Cambia la velocidad de pulso del láser ultracorto superpotente

Cambia la velocidad de pulso delláser ultracorto súper potente

Los láseres ultracortos se refieren generalmente a pulsos láser con duraciones de decenas y cientos de femtosegundos, potencias pico de teravatios y petavatios, y una intensidad de luz focalizada superior a 10¹⁸ W/cm². Estos láseres, junto con sus fuentes de radiación y partículas de alta energía, tienen un amplio valor de aplicación 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 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 chirpeados en 1985, surgió el primer láser de barrido de potencia del mundo.láserDesde su creación en 1996 hasta la finalización del primer láser de 10 vatios de pulsos del mundo en 2017, el enfoque de los láseres ultracortos se ha centrado principalmente en lograr la máxima intensidad de luz. En los últimos años, diversos estudios han demostrado que, manteniendo la intensidad de los pulsos láser, si se controla la velocidad de transmisión de pulsos de estos láseres, se podría duplicar el rendimiento con la mitad del esfuerzo en ciertas aplicaciones físicas, lo que se espera que permita reducir la escala de los láseres ultracortos.dispositivos láser, pero mejora su efecto en experimentos de física láser de alto campo.

Distorsión del frente de pulso de un láser ultracorto y ultrapotente
Para obtener la máxima potencia con energía limitada, el ancho de pulso se reduce a 20-30 femtosegundos aumentando el ancho de banda de ganancia. La energía de 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 pulsado con un ancho de pulso de 20-30 femtosegundos y una apertura de 300 mm es propenso a sufrir distorsión por acoplamiento espaciotemporal, especialmente 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, donde el primero presenta una inclinación espaciotemporal con respecto al segundo. La otra es la curvatura más compleja del espacio-tiempo causada por el sistema de lentes. La figura 1(b) muestra los efectos de un frente de pulso ideal, un frente de pulso inclinado y un frente de pulso curvado sobre la distorsión espaciotemporal del campo de luz en el objetivo. Como resultado, la intensidad de la luz enfocada se reduce considerablemente, lo cual no es propicio para la aplicación en campos intensos del láser superultracorto.

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 ultra fuerteláser ultracorto
En la actualidad, los haces de Bessel generados mediante la superposición cónica de ondas planas han demostrado su utilidad en la física de láseres de alta intensidad. Si un haz pulsado superpuesto cónicamente presenta una distribución axisimétrica del frente de pulso, 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 tipo 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 un «control» del mismo, logrando así modular la velocidad de transmisión de láseres ultracortos y de alta potencia.

FIG. 2 Los pulsos de luz (a) constantes superlumínicos, (b) constantes sublumínicos, (c) acelerados superlumínicos y (d) decelerados sublumínicos 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 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: lograr una intensidad de luz ultraalta. Por ello, los investigadores se han dedicado a suprimir o eliminar diversas distorsiones del frente de pulso. Hoy en día, gracias a la evolución del control del frente de pulso, se ha conseguido regular la velocidad de transmisión del láser ultracorto, lo que ofrece nuevas posibilidades para su aplicación en la física láser de alto campo.