قم بتغيير سرعة نبض الليزر الفائق القوة

تغيير سرعة النبضليزر فائق القوة

تشير أشعة الليزر فائقة القصر عمومًا إلى نبضات ليزر يبلغ عرض نبضها عشرات ومئات الفيمتو ثانية، وقوة قصوى تبلغ تيراواط وبيتاوات، وتتجاوز شدة الضوء المركزة 1018 واط/سم2. يتمتع الليزر الفائق القصر ومصدر الإشعاع الفائق المتولد ومصدر الجسيمات عالية الطاقة بمجموعة واسعة من قيمة التطبيق في العديد من اتجاهات البحث الأساسية مثل فيزياء الطاقة العالية وفيزياء الجسيمات وفيزياء البلازما والفيزياء النووية والفيزياء الفلكية ومخرجات الأبحاث العلمية. ويمكن لنتائج الأبحاث بعد ذلك أن تخدم صناعات التكنولوجيا الفائقة ذات الصلة، والصحة الطبية، والطاقة البيئية، وأمن الدفاع الوطني. منذ اختراع تقنية تضخيم النبض الزقزقي عام 1985، ظهر أول جهاز نبض وات في العالمالليزرفي عام 1996 والانتهاء من أول ليزر بقوة 10 واط في العالم في عام 2017، كان تركيز الليزر فائق القصر في الماضي ينصب بشكل أساسي على تحقيق "الضوء الأكثر كثافة". في السنوات الأخيرة، أظهرت الدراسات أنه في ظل ظروف الحفاظ على نبضات الليزر الفائقة، إذا أمكن التحكم في سرعة نقل النبضة لليزر فائق القصر، فقد يؤدي ذلك إلى ضعف النتيجة بنصف الجهد في بعض التطبيقات الفيزيائية، وهو أمر متوقع لتقليل حجم السوبر قصيرة جداأجهزة الليزر، ولكن تحسين تأثيره في تجارب فيزياء الليزر عالية المجال.

تشويه النبض الأمامي لليزر فائق القصر فائق القوة
من أجل الحصول على طاقة الذروة في ظل طاقة محدودة، يتم تقليل عرض النبضة إلى 20 ~ 30 فيمتوثانية عن طريق توسيع عرض النطاق الترددي للكسب. تبلغ الطاقة النبضية لليزر القصير جدًا بقدرة 10 واط الحالي حوالي 300 جول، كما أن عتبة الضرر المنخفضة لشبكة الضاغط تجعل فتحة الشعاع أكبر بشكل عام من 300 مم. من السهل أن تحمل شعاع النبض بعرض نبضة يتراوح من 20 إلى 30 فيمتوثانية وفتحة 300 مم تشويه الاقتران الزماني المكاني، وخاصة تشويه مقدمة النبض. يُظهر الشكل 1 (أ) الفصل المكاني والزماني لمقدمة النبضة ومقدمة الطور الناتجة عن تشتت دور الحزمة، ويُظهر الأول "ميل مكاني وزماني" بالنسبة للأخير. والآخر هو "انحناء الزمكان" الأكثر تعقيدًا الناتج عن نظام العدسات. تين. يُظهر الشكل 1 (ب) تأثيرات جبهة النبض المثالية وجبهة النبض المائلة وجبهة النبض المنحنية على التشوه المكاني والزماني لمجال الضوء على الهدف. ونتيجة لذلك، يتم تقليل شدة الضوء المركزة بشكل كبير، وهو ما لا يفضي إلى التطبيق الميداني القوي لليزر فائق القصر.

تين. 1 (أ) ميل مقدمة النبض الناتج عن المنشور والشبكة، و (ب) تأثير تشويه مقدمة النبض على مجال ضوء الزمكان على الهدف

التحكم في سرعة النبض فائقة القوةليزر فائق القصر
في الوقت الحاضر، أظهرت حزم بيسل الناتجة عن التراكب المخروطي للموجات المستوية قيمة تطبيقية في فيزياء الليزر عالي المجال. إذا كان للحزمة النبضية المتراكبة بشكل مخروطي توزيع أمامي نبضي متناظر المحور، فإن شدة المركز الهندسي لحزمة موجة الأشعة السينية المولدة كما هو موضح في الشكل 2 يمكن أن تكون فوق مضيئة ثابتة، وتحت لامعة ثابتة، وفوق لامعة متسارعة، وتحت لوعية متباطئة. حتى الجمع بين المرآة القابلة للتشوه ومغير الضوء المكاني من نوع الطور يمكن أن ينتج شكلًا مكانيًا وزمنيًا تعسفيًا لواجهة النبضة، ومن ثم إنتاج سرعة نقل تعسفية يمكن التحكم فيها. يمكن للتأثير المادي المذكور أعلاه وتقنية التعديل الخاصة به تحويل "تشويه" جبهة النبض إلى "تحكم" في جبهة النبض، ومن ثم تحقيق الغرض من تعديل سرعة نقل الليزر فائق القوة والقصير.

تين. 2 (أ) الضوء الفرعي الثابت الأسرع من الضوء، (ب) الضوء الفرعي الثابت، (ج) المتسارع بشكل أسرع من الضوء، و (د) نبضات الضوء الفرعي المتباطئة الناتجة عن التراكب تقع في المركز الهندسي لمنطقة التراكب

على الرغم من أن اكتشاف التشوه الأمامي النبضي يعد أقدم من اكتشاف الليزر فائق القصر، فقد كان موضع اهتمام على نطاق واسع جنبًا إلى جنب مع تطوير الليزر فائق القصر. لفترة طويلة، لم يكن ذلك ملائمًا لتحقيق الهدف الأساسي لليزر فائق القصر - كثافة الضوء عالية التركيز للغاية، وكان الباحثون يعملون على قمع أو القضاء على التشوهات الأمامية النبضية المختلفة. اليوم، عندما تطور "تشويه النبض الأمامي" إلى "التحكم الأمامي في النبض"، فقد حقق تنظيم سرعة نقل الليزر الفائق القصر، مما يوفر وسائل جديدة وفرصًا جديدة لتطبيق الليزر الفائق القصر في فيزياء الليزر عالية المجال.