Modificar la velocidad de pulso del láser ultracorto superpotente

Cambie la velocidad de pulso delláser ultracorto súper potente

Los láseres superultracortos generalmente se refieren a pulsos láser con anchos de pulso de decenas y cientos de femtosegundos, potencia pico de teravatios y petavatios, y su intensidad de luz focalizada supera los 10¹⁸ W/cm². El láser superultracorto y su fuente de superradiación y fuente de partículas de alta energía generadas tienen un amplio valor de aplicación en muchas líneas de investigación básica, como la física de altas energías, la física de partículas, la física de plasmas, la física nuclear y la astrofísica. Los resultados de la investigación científica pueden servir a las industrias de alta tecnología, la salud, la energía ambiental y la seguridad nacional. Desde la invención de la tecnología de amplificación de pulsos modulados en frecuencia en 1985, surgió el primer láser de pulsos modulados en frecuencia del mundo.láserDesde el descubrimiento en 1996 y la finalización del primer láser de 10 vatios por pulso del mundo en 2017, el enfoque de los láseres ultracortos en el pasado ha sido principalmente lograr la "luz más intensa". En los últimos años, los estudios han demostrado que, bajo la condición de mantener pulsos superláser, si se puede controlar la velocidad de transmisión de pulsos de los láseres ultracortos, se puede obtener el doble de resultado con la mitad del esfuerzo en algunas aplicaciones físicas, lo que se espera que reduzca la escala de los láseres ultracortos.dispositivos láserpero mejoran su efecto en experimentos de física láser de alto campo.

Distorsión del frente de pulso de un láser ultracorto de gran potencia
Para obtener la potencia máxima con energía limitada, el ancho del pulso se reduce a 20-30 femtosegundos al aumentar el ancho de banda de ganancia. La energía del pulso del láser ultracorto actual de 10 vatios pico es de aproximadamente 300 julios, y el bajo umbral de daño de la rejilla compresora hace que la apertura del haz sea generalmente mayor de 300 mm. El haz de pulso con un ancho de pulso de 20-30 femtosegundos y una apertura de 300 mm es propenso a sufrir distorsión de acoplamiento espaciotemporal, especialmente la distorsión del frente de pulso. La Figura 1 (a) muestra la separación espaciotemporal del frente de pulso y el frente de fase causada por la dispersión del haz, y el primero muestra una "inclinación espaciotemporal" con respecto al segundo. El otro es la "curvatura del espacio-tiempo" más compleja causada por el sistema de lentes. La Figura 1 (b) muestra los efectos del frente de pulso ideal, el frente de pulso inclinado y el frente de pulso curvado en la distorsión espaciotemporal del campo de luz en el objetivo. Como resultado, la intensidad de la luz focalizada se reduce considerablemente, lo que no favorece la aplicación en campos intensos de láseres superultracortos.

FIG. 1 (a) la inclinación del frente de pulso causada por el prisma y la rejilla, y (b) el efecto de la distorsión del frente de pulso en el campo de luz espacio-temporal en el objetivo.

Control de velocidad de pulso de ultra alta potencialáser ultracorto
Actualmente, los haces de Bessel generados por superposición cónica de ondas planas han demostrado su utilidad en la física láser de alto campo. Si un haz pulsado superpuesto cónicamente presenta una distribución de frente de pulso axisimétrica, la intensidad del centro geométrico del paquete de ondas de rayos X generado, como se muestra en la Figura 2, puede ser superlumínica constante, sublumínica constante, superlumínica acelerada o sublumínica desacelerada. Incluso la combinación de un espejo deformable y un modulador espacial de luz de fase permite generar una forma espaciotemporal arbitraria del frente de pulso y, por consiguiente, una velocidad de transmisión controlable. Este efecto físico y su tecnología de modulación transforman la distorsión del frente de pulso en control del mismo, logrando así modular la velocidad de transmisión de láseres ultracortos de alta potencia.

FIG. 2 Los pulsos de luz generados por superposición (a) constante más rápido que la luz, (b) constante subluz, (c) acelerado más rápido que la luz y (d) desacelerado subluz se encuentran en el centro geométrico de la región de superposición.

Aunque el descubrimiento de la distorsión del frente de pulso es anterior al láser ultracorto, ha suscitado gran interés a lo largo de su desarrollo. Durante mucho tiempo, esta distorsión dificultó la consecución del objetivo principal del láser ultracorto: una intensidad de luz de enfoque ultraelevada. Por ello, los investigadores se han esforzado por suprimir o eliminar diversas distorsiones del frente de pulso. Actualmente, cuando la "distorsión del frente de pulso" se ha transformado en "control del frente de pulso", se ha logrado regular la velocidad de transmisión del láser ultracorto, lo que abre nuevas posibilidades para su aplicación en la física láser de alto campo.