سرعت پالس را تغییر دهیدلیزر فوق کوتاه فوق قوی
لیزرهای فوق فوق کوتاه عموماً به پالس‌های لیزری با عرض پالس ده‌ها و صدها فمتوثانیه، توان اوج تراوات و پتاوات و شدت نور متمرکز آنها بیش از 1018 وات بر سانتی‌متر مربع اشاره دارند. لیزر فوق فوق کوتاه و منبع تابش فوق کوتاه تولید شده و منبع ذرات پرانرژی آن، طیف وسیعی از ارزش کاربردی را در بسیاری از جهات تحقیقاتی پایه مانند فیزیک انرژی بالا، فیزیک ذرات، فیزیک پلاسما، فیزیک هسته‌ای و اخترفیزیک دارند و خروجی نتایج تحقیقات علمی می‌تواند در خدمت صنایع مرتبط با فناوری پیشرفته، سلامت پزشکی، انرژی محیطی و امنیت دفاع ملی باشد. از زمان اختراع فناوری تقویت پالس چیرپ در سال 1985، ظهور اولین وات ضربانی جهانلیزردر سال ۱۹۹۶ و تکمیل اولین لیزر ۱۰ ضرب واتی جهان در سال ۲۰۱۷، تمرکز لیزر فوق کوتاه در گذشته عمدتاً دستیابی به "شدیدترین نور" بوده است. در سال‌های اخیر، مطالعات نشان داده‌اند که تحت شرایط حفظ پالس‌های فوق لیزر، اگر سرعت انتقال پالس لیزر فوق کوتاه قابل کنترل باشد، ممکن است در برخی از کاربردهای فیزیکی، دو برابر نتیجه را با نصف تلاش به ارمغان بیاورد، که انتظار می‌رود مقیاس لیزر فوق کوتاه را کاهش دهد.دستگاه‌های لیزر، اما اثر آن را در آزمایش‌های فیزیک لیزر با میدان بالا بهبود می‌بخشد.
اعوجاج پیشانی پالس لیزر فوق کوتاه فوق قوی
برای دستیابی به توان اوج تحت انرژی محدود، با افزایش پهنای باند بهره، پهنای پالس به 20 تا 30 فمتوثانیه کاهش می‌یابد. انرژی پالس لیزر فوق کوتاه 10 وات منقاری فعلی حدود 300 ژول است و آستانه آسیب پایین توری کمپرسور باعث می‌شود که دهانه پرتو عموماً بزرگتر از 300 میلی‌متر باشد. پرتو پالس با پهنای پالس 20 تا 30 فمتوثانیه و دهانه 300 میلی‌متر، به راحتی می‌تواند اعوجاج کوپلینگ مکانی-زمانی، به ویژه اعوجاج جبهه پالس را تحمل کند. شکل 1 (الف) جدایی مکانی-زمانی جبهه پالس و جبهه فاز ناشی از پراکندگی نقش پرتو را نشان می‌دهد و اولی "کج شدن مکانی-زمانی" نسبت به دومی را نشان می‌دهد. دیگری "انحنای فضا-زمان" پیچیده‌تر ناشی از سیستم لنز است. شکل 1 (ب) اثرات جبهه پالس ایده‌آل، جبهه پالس مایل و جبهه پالس خمیده را بر اعوجاج مکانی-زمانی میدان نور روی هدف نشان می‌دهد. در نتیجه، شدت نور متمرکز به شدت کاهش می‌یابد، که برای کاربرد میدان قوی لیزر فوق العاده کوتاه مناسب نیست.
شکل 1 (الف) کجی جبهه پالس ناشی از منشور و توری، و (ب) تأثیر اعوجاج جبهه پالس بر میدان نوری فضا-زمان روی هدف
کنترل سرعت پالس فوق العاده قویلیزر فوق کوتاه
در حال حاضر، پرتوهای بسل تولید شده توسط برهم نهی مخروطی امواج تخت، ارزش کاربردی خود را در فیزیک لیزر با میدان بالا نشان داده‌اند. اگر یک پرتو پالسی مخروطی برهم نهی شده دارای توزیع جبهه پالس متقارن محوری باشد، آنگاه شدت مرکز هندسی بسته موج اشعه ایکس تولید شده، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، می‌تواند ثابت فرانوری، ثابت زیرنوری، شتابدار فرانوری و شتابدار زیرنوری باشد. حتی ترکیب آینه تغییر شکل پذیر و مدولاتور نوری فضایی نوع فاز می‌تواند شکل فضایی-زمانی دلخواه جبهه پالس را ایجاد کند و سپس سرعت انتقال دلخواه و قابل کنترلی را ایجاد کند. اثر فیزیکی فوق و فناوری مدولاسیون آن می‌تواند "اعوجاج" جبهه پالس را به "کنترل" جبهه پالس تبدیل کند و سپس هدف مدولاسیون سرعت انتقال لیزر فوق کوتاه فوق قوی را محقق سازد.
شکل 2. پالس‌های نوری (الف) ثابت سریع‌تر از نور، (ب) ثابت زیرنور، (ج) سریع‌تر از نور شتابدار، و (د) کندشونده که توسط برهم‌نهی تولید می‌شوند، در مرکز هندسی ناحیه برهم‌نهی قرار دارند.
اگرچه کشف اعوجاج جبهه پالس قبل از لیزر فوق کوتاه است، اما همزمان با توسعه لیزر فوق کوتاه، مورد توجه گسترده‌ای قرار گرفته است. مدت‌هاست که این موضوع برای تحقق هدف اصلی لیزر فوق کوتاه - شدت نور متمرکز فوق‌العاده بالا - مساعد نیست و محققان در تلاشند تا اعوجاج‌های مختلف جبهه پالس را سرکوب یا حذف کنند. امروزه، هنگامی که «اعوجاج جبهه پالس» به «کنترل جبهه پالس» تبدیل شده است، به تنظیم سرعت انتقال لیزر فوق کوتاه دست یافته و ابزارها و فرصت‌های جدیدی را برای کاربرد لیزر فوق کوتاه در فیزیک لیزر با میدان بالا فراهم کرده است.
زمان ارسال: ۱۳ مه ۲۰۲۴