שנה את מהירות הדופק של הלייזר הקצר הסופר חזק

שנה את מהירות הדופק שללייזר קצר במיוחד חזק

לייזרים סופר קצרים מתייחסים בדרך כלל לפולסי לייזר עם רוחבי פולסים של עשרות ומאות פמטו-שניות, הספק שיא של טרה-וואט ופטוואט, ועוצמת האור הממוקדת שלהם עולה על 1018 W/cm2. ללייזר סופר קצר במיוחד ולמקור קרינת העל הנוצר שלו ומקור חלקיקי אנרגיה גבוהה יש מגוון רחב של ערך יישום בכיווני מחקר בסיסיים רבים כגון פיזיקת אנרגיה גבוהה, פיזיקת חלקיקים, פיזיקת פלזמה, פיזיקה גרעינית ואסטרופיזיקה, ותפוקת מדעית. תוצאות מחקר יכולות אז לשרת את תעשיות ההייטק הרלוונטיות, בריאות רפואית, אנרגיה סביבתית וביטחון ביטחוני לאומי. מאז המצאת טכנולוגיית הגברת הדופק הציוץ בשנת 1985, הופעתו של הביט וואט הראשון בעולםלייזרבשנת 1996 והשלמת הלייזר הראשון בעולם ב-10 פעימות וואט בשנת 2017, המוקד של הלייזר הסופר אולטרה קצר בעבר היה בעיקר להשיג את "האור העז ביותר". בשנים האחרונות, מחקרים הראו כי בתנאי של שמירה על פעימות סופר לייזר, אם ניתן לשלוט על מהירות העברת הדופק של לייזר סופר אולטרה קצר, היא עשויה להביא לתוצאה כפולה במחצית המאמץ ביישומים פיזיים מסוימים, מה שצפוי כדי להפחית את קנה המידה של סופר אולטרה קצרמכשירי לייזר, אך לשפר את השפעתו בניסויי פיזיקה בלייזר בשדה גבוה.

עיוות של חזית הדופק של לייזר אולטרה-קצר חזק במיוחד
על מנת להשיג את שיא ההספק באנרגיה מוגבלת, רוחב הפולס מצטמצם ל-20~30 פמט שניות על ידי הגדלת רוחב הפס ההגברה. אנרגיית הפולסים של הלייזר האולטרה-קצר הנוכחי בעוצמה של 10 מקור וואט היא כ-300 ג'אול, וסף הנזק הנמוך של סורג המדחס הופך את צמצם האלומה לרוב לגדול מ-300 מ"מ. אלומת הדופק עם רוחב דופק של 20~30 פמט שניות וצמצם של 300 מ"מ קלה לשאת את עיוות הצימוד המרחבי-זמני, במיוחד את העיוות של חזית הדופק. איור 1(א) מציג את ההפרדה המרחבית-זמנית של חזית הדופק וחזית הפאזה הנגרמת על ידי פיזור תפקיד הקרן, והראשון מציג "הטיה מרחבית-זמנית" ביחס לאחרון. השני הוא "עקמומיות המרחב-זמן" המורכבת יותר הנגרמת על ידי מערכת העדשות. תְאֵנָה. 1 (ב) מציג את ההשפעות של חזית דופק אידיאלית, חזית דופק משופע וחזית דופק מכופפת על העיוות המרחבי-זמני של שדה האור על המטרה. כתוצאה מכך, עוצמת האור הממוקד מופחתת מאוד, מה שלא תורם ליישום השדה החזק של לייזר סופר קצר במיוחד.

תְאֵנָה. 1 (א) הטיית חזית הדופק הנגרמת על ידי המנסרה והסורג, ו-(ב) השפעת העיוות של חזית הדופק על שדה האור במרחב-זמן על המטרה.

בקרת מהירות דופק של חזקה במיוחדלייזר אולטרה קצר
נכון לעכשיו, קרני Bessel המיוצרות על ידי סופרפוזיציה חרוטית של גלים מישוריים הראו ערך יישום בפיזיקה של לייזר בשדה גבוה. אם קרן פולסית המונחת על גבי חרוט היא בעלת התפלגות דופק קדמית צירית, אזי עוצמת המרכז הגיאומטרי של חבילת גלי הרנטגן שנוצרה, כפי שמוצג באיור 2, יכולה להיות על-לומינית קבועה, תת-לומינית קבועה, על-לומינלית מואצת ותת-לומינית מואצת. אפילו השילוב של מראה ניתנת לעיוות ומאפנן אור מרחבי מסוג פאזה יכול לייצר צורה מרחבית-זמנית שרירותית של חזית הדופק, ולאחר מכן לייצר מהירות שידור שרירותית הניתנת לשליטה. האפקט הפיזי לעיל וטכנולוגיית האפנון שלו יכולים להפוך את ה"עיוות" של חזית הדופק ל"שליטה" של חזית הדופק, ואז לממש את המטרה של אפנון מהירות השידור של לייזר קצר במיוחד.

תְאֵנָה. 2 (א) פעימות האור הקבועות מהר מהאור, (ב) תת-אור קבוע, (ג) מואצות מהר מהאור, ו-(ד) פעימות האור המואטות של תת-אור הנוצרות על-ידי סופרפוזיציה ממוקמות במרכז הגיאומטרי של אזור הסופרפוזיציה

למרות שהגילוי של עיוות חזית הדופק הוא מוקדם יותר מלייזר סופר אולטרה קצר, הוא הודאג רבות יחד עם הפיתוח של לייזר סופר אולטרה קצר. במשך זמן רב, זה לא תורם למימוש מטרת הליבה של לייזר סופר קצר במיוחד - עוצמת אור ממוקדת גבוהה במיוחד, וחוקרים פעלו לדכא או לבטל עיוותים שונים של חזית הדופק. כיום, כאשר "עיוות חזית הדופק" התפתח ל"שליטה בחזית הדופק", הוא השיג את ויסות מהירות השידור של לייזר סופר אולטרה קצר, מספק אמצעים חדשים והזדמנויות חדשות ליישום הלייזר סופר אולטרה קצר ב פיזיקת לייזר בשדה גבוה.