Cambiar la velocidad del pulso del láser ultracorto superfuerte

Cambiar la velocidad del pulso delláser ultracorto superfuerte

Los láseres superultracortos generalmente se refieren a pulsos láser con anchos de pulso de decenas y centenas de femtosegundos, potencias pico de teravatios y petavatios, y una intensidad de luz enfocada superior a 1018 W/cm². El láser superultracorto, la fuente de superradiación generada y la fuente de partículas de alta energía tienen un amplio rango de aplicaciones en diversas áreas de investigación básica, como la física de altas energías, la física de partículas, la física del plasma, la física nuclear y la astrofísica. Los resultados de la investigación científica pueden ser útiles para las industrias de alta tecnología, la salud médica, la energía ambiental y la seguridad nacional. Desde la invención de la tecnología de amplificación de pulsos chirpeados en 1985, se ha producido el primer vatio de latido del mundo.láserDesde 1996 y la finalización del primer láser de 10 vatios del mundo en 2017, el objetivo principal del láser superultracorto ha sido lograr la luz más intensa. Estudios recientes han demostrado que, manteniendo los pulsos del superláser, si se puede controlar la velocidad de transmisión, se puede duplicar el resultado con la mitad del esfuerzo en algunas aplicaciones físicas, lo que se espera que reduzca la escala del láser superultracorto.dispositivos láser, pero mejora su efecto en experimentos de física láser de alto campo.

Distorsión del frente de pulso de un láser ultracorto ultrafuerte
Para obtener la potencia pico con energía limitada, el ancho de pulso se reduce a 20~30 femtosegundos ampliando el ancho de banda de ganancia. La energía de pulso del láser ultracorto actual de 10 vatios de pico es de aproximadamente 300 julios, y el bajo umbral de daño de la rejilla del compresor hace que la apertura del haz generalmente sea mayor de 300 mm. El haz de pulso con un ancho de pulso de 20~30 femtosegundos y una apertura de 300 mm es fácil de transportar la 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 rol del haz, y el primero muestra una "inclinación espaciotemporal" relativa al segundo. La otra es la "curvatura del espacio-tiempo" más compleja causada por el sistema de lentes. La FIG. 1 (b) muestra los efectos del frente de pulso ideal, el frente de pulso inclinado y el frente de pulso doblado en la distorsión espaciotemporal del campo de luz en el objetivo. Como resultado, la intensidad de la luz enfocada se reduce en gran medida, lo que no es propicio para la aplicación de campo fuerte del láser súper ultracorto.

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 del objetivo.

Control de velocidad de pulso ultra fuerteláser ultracorto
Actualmente, los haces de Bessel producidos por superposición cónica de ondas planas han demostrado ser útiles en la física de láseres de alto campo. Si un haz pulsado superpuesto cónicamente presenta una distribución axisimétrica del frente de pulso, la intensidad central geométrica del paquete de ondas de rayos X generado, como se muestra en la Figura 2, puede ser superluminal constante, subluminal constante, superluminal acelerada y subluminal desacelerada. Incluso la combinación de un espejo deformable y un modulador de luz espacial de tipo fase puede generar una forma espacio-temporal arbitraria del frente de pulso y, por lo tanto, una velocidad de transmisión controlable arbitraria. El efecto físico mencionado y su tecnología de modulación pueden transformar la distorsión del frente de pulso en control del mismo, logrando así el propósito de modular la velocidad de transmisión de láseres ultrapotentes y ultracortos.

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

Aunque el descubrimiento de la distorsión del frente de pulso es anterior al del láser superultracorto, ha sido ampliamente abordado junto con el desarrollo de este último. Durante mucho tiempo, esto no ha contribuido a la consecución del objetivo principal del láser superultracorto: una intensidad de luz de enfoque ultraalta, por lo que los investigadores han trabajado para suprimir o eliminar diversas distorsiones del frente de pulso. Hoy en día, la evolución de la "distorsión del frente de pulso" hacia el "control del frente de pulso" ha permitido regular la velocidad de transmisión del láser superultracorto, lo que ofrece nuevos medios y nuevas oportunidades para su aplicación en la física láser de alto campo.