เปลี่ยนความเร็วพัลส์ของเลเซอร์อัลตร้าชอร์ตที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ

เปลี่ยนความเร็วชีพจรของเลเซอร์อัลตร้าชอร์ตที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ

โดยทั่วไปแล้ว เลเซอร์ที่สั้นมากเป็นพิเศษหมายถึงพัลส์เลเซอร์ที่มีความกว้างพัลส์เป็นสิบหรือร้อยเฟมโตวินาที กำลังไฟฟ้าสูงสุดของเทราวัตต์และเพตะวัตต์ และความเข้มของแสงที่โฟกัสเกิน 1,018 W/cm2 เลเซอร์ขนาดสั้นพิเศษพิเศษและแหล่งกำเนิดรังสีซุปเปอร์และแหล่งกำเนิดอนุภาคพลังงานสูงที่สร้างขึ้นนั้นมีค่าการใช้งานที่หลากหลายในทิศทางการวิจัยพื้นฐานหลายประการ เช่น ฟิสิกส์พลังงานสูง ฟิสิกส์ของอนุภาค ฟิสิกส์พลาสมา ฟิสิกส์นิวเคลียร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ และผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ ผลการวิจัยสามารถให้บริการแก่อุตสาหกรรมไฮเทคที่เกี่ยวข้อง สุขภาพทางการแพทย์ พลังงานสิ่งแวดล้อม และความมั่นคงด้านการป้องกันประเทศ นับตั้งแต่การประดิษฐ์เทคโนโลยีขยายสัญญาณพัลส์แบบเจี๊ยบในปี 1985 การเกิดขึ้นของบีตวัตต์ครั้งแรกของโลกเลเซอร์ในปี 1996 และความสำเร็จของเลเซอร์ 10 วัตต์ตัวแรกของโลกในปี 2017 จุดเน้นของเลเซอร์ระยะสั้นพิเศษในอดีตคือการบรรลุ "แสงที่เข้มข้นที่สุด" เป็นหลัก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การศึกษาแสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขของการรักษาซูเปอร์เลเซอร์พัลส์ หากสามารถควบคุมความเร็วในการส่งพัลส์ของเลเซอร์ซูเปอร์สั้นพิเศษได้ อาจให้ผลลัพธ์สองเท่าโดยใช้ความพยายามเพียงครึ่งหนึ่งในการใช้งานทางกายภาพบางอย่าง ซึ่งคาดว่าจะเกิดขึ้น เพื่อลดขนาดที่สั้นมากเป็นพิเศษอุปกรณ์เลเซอร์แต่ปรับปรุงผลในการทดลองฟิสิกส์เลเซอร์สนามสูง

การบิดเบือนของพัลส์ด้านหน้าของเลเซอร์อัลตร้าชอร์ตที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ
เพื่อให้ได้กำลังสูงสุดภายใต้พลังงานที่จำกัด ความกว้างของพัลส์จะลดลงเหลือ 20~30 femtoseconds โดยการขยายแบนด์วิธที่ได้รับ พลังงานพัลส์ของเลเซอร์สั้นพิเศษขนาด 10 บีควัตต์ในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 300 จูล และเกณฑ์ความเสียหายต่ำของตะแกรงคอมเพรสเซอร์ทำให้รูรับแสงโดยทั่วไปมากกว่า 300 มม. ลำแสงพัลส์ที่มีความกว้างพัลส์ 20 ~ 30 femtosecond และรูรับแสง 300 มม. ง่ายต่อการพกพาการบิดเบือนการมีเพศสัมพันธ์ของ spatiotemporal โดยเฉพาะอย่างยิ่งการบิดเบือนของด้านหน้าของพัลส์ รูปที่ 1 (a) แสดงการแยกเชิงพื้นที่ของด้านหน้าพัลส์และด้านหน้าเฟสที่เกิดจากการกระจายของบทบาทลำแสง และแบบแรกแสดง "การเอียงเชิงพื้นที่ - ชั่วคราว" ที่สัมพันธ์กับแบบหลัง อีกประการหนึ่งคือ “ความโค้งของกาล-อวกาศ” ที่ซับซ้อนกว่าซึ่งเกิดจากระบบเลนส์ มะเดื่อ. 1 (b) แสดงผลของด้านหน้าพัลส์ในอุดมคติ ด้านหน้าของพัลส์ที่เอียง และด้านหน้าของพัลส์ที่โค้งงอ ต่อการบิดเบือนเชิงพื้นที่ของสนามแสงบนเป้าหมาย เป็นผลให้ความเข้มของแสงที่โฟกัสลดลงอย่างมาก ซึ่งไม่เอื้อต่อการประยุกต์ใช้เลเซอร์ระยะสั้นพิเศษสุดในสนามที่มีความเข้มข้นสูง

มะเดื่อ. 1 (a) ความเอียงของหน้าพัลส์ที่เกิดจากปริซึมและตะแกรง และ (b) ผลของการบิดเบือนของหน้าพัลส์ต่อสนามแสงกาลอวกาศบนเป้าหมาย

การควบคุมความเร็วของพัลส์ที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษเลเซอร์เกินขีด
ปัจจุบัน ลำแสง Bessel ที่เกิดจากการวางซ้อนรูปกรวยของคลื่นระนาบได้แสดงค่าการใช้งานในฟิสิกส์เลเซอร์สนามสูง หากลำแสงพัลส์ที่ทับซ้อนกันเป็นรูปกรวยมีการกระจายพัลส์ด้านหน้าแบบสมมาตรแกน ดังนั้น ความเข้มศูนย์กลางทางเรขาคณิตของแพ็กเก็ตคลื่นรังสีเอกซ์ที่สร้างขึ้นดังแสดงในรูปที่ 2 อาจเป็นค่าแสงเหนือคงที่ ค่าแสงใต้แสงคงที่ ค่าแสงเหนือแสงเร่ง และแสงแสงน้อยที่ลดความเร็วลง แม้แต่การผสมผสานระหว่างกระจกที่เปลี่ยนรูปได้และตัวปรับแสงเชิงพื้นที่แบบเฟสก็สามารถสร้างรูปร่างของพัลส์ด้านหน้าตามพื้นที่และชั่วคราวได้ จากนั้นจึงสร้างความเร็วในการส่งข้อมูลที่ควบคุมได้โดยพลการ ผลกระทบทางกายภาพข้างต้นและเทคโนโลยีการปรับสามารถเปลี่ยน "การบิดเบือน" ของด้านหน้าพัลส์เป็น "การควบคุม" ของด้านหน้าพัลส์ จากนั้นจึงตระหนักถึงวัตถุประสงค์ของการปรับความเร็วในการส่งของเลเซอร์สั้นพิเศษที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษ

มะเดื่อ. 2 (a) คงที่เร็วกว่าแสง (b) แสงย่อยคงที่ (c) เร่งความเร็วเร็วกว่าแสง และ (d) พัลส์แสงย่อยของแสงที่ชะลอตัวลงซึ่งเกิดจากการซ้อนทับจะอยู่ในศูนย์กลางทางเรขาคณิตของบริเวณการทับซ้อน

แม้ว่าการค้นพบการบิดเบือนด้านหน้าของพัลส์จะเร็วกว่าเลเซอร์แบบสั้นพิเศษมาก แต่ก็มีความกังวลอย่างกว้างขวางพร้อมกับการพัฒนาเลเซอร์แบบสั้นพิเศษพิเศษ เป็นเวลานานแล้ว ที่ไม่เอื้อต่อการบรรลุเป้าหมายหลักของเลเซอร์ระยะสั้นพิเศษพิเศษ – ความเข้มแสงโฟกัสสูงพิเศษ และนักวิจัยได้ทำงานเพื่อลดหรือกำจัดการบิดเบือนด้านหน้าของพัลส์ต่างๆ ในปัจจุบัน เมื่อ "การบิดเบือนพัลส์ด้านหน้า" ได้พัฒนาเป็น "การควบคุมพัลส์ด้านหน้า" ก็ประสบความสำเร็จในการควบคุมความเร็วในการส่งของเลเซอร์ที่สั้นพิเศษเป็นพิเศษ โดยให้วิธีการใหม่และโอกาสใหม่สำหรับการประยุกต์ใช้เลเซอร์ที่สั้นพิเศษเป็นพิเศษใน ฟิสิกส์เลเซอร์สนามสูง