超強力超短レーザーのパルス速度を変更する

パルス速度を変更します。超強力超短レーザー

超極短レーザーとは、一般的にパルス幅が数十、数百フェムト秒、ピークパワーがテラワット、ペタワットで、集光強度が1018W/cm2を超えるレーザーパルスを指します。超極短レーザーとその生成された超放射線源および高エネルギー粒子源は、高エネルギー物理学、素粒子物理学、プラズマ物理学、核物理学、天体物理学などの多くの基礎研究方向で幅広い応用価値があり、科学的成果も得られます。研究結果は、関連するハイテク産業、医療健康、環境エネルギー、国防安全保障に役立つ可能性があります。 1985年のチャープパルス増幅技術の発明以来、世界初のビートワットの登場レーザ1996年に世界初の10ビートワットレーザーが完成し、2017年に超極短レーザーが完成するまで、これまでの超極短レーザーの焦点は主に「最も強い光」を実現することにありました。近年、超短レーザーパルスを維持する条件下で、超極短レーザーのパルス伝送速度を制御できれば、物理的応用によっては半分の労力で2倍の成果が得られる可能性があることが研究で示されており、期待されている。超極短の規模を縮小するレーザー装置、ただし、高磁場レーザー物理実験ではその効果が向上します。

超強力超短レーザーのパルスフロントの歪み
限られたエネルギーでピークパワーを得るために、利得帯域幅を拡大することでパルス幅を20～30フェムト秒に短縮します。現在の 10 ビークワットの超短レーザーのパルスエネルギーは約 300 ジュールで、コンプレッサーグレーティングの損傷しきい値が低いため、ビーム口径は通常 300 mm より大きくなります。パルス幅20～30フェムト秒、口径300mmのパルスビームは、時空間結合歪み、特にパルスフロントの歪みを生じやすい。図1(a)は、ビーム役割分散によるパルス面と位相面の時空間分離を示しており、前者は後者に対して「時空間的な傾き」を示しています。もう1つは、レンズ系によって引き起こされるより複雑な「時空の湾曲」です。イチジク。図１（ｂ）は、ターゲット上のライトフィールドの時空間歪みに対する理想的なパルスフロント、傾斜したパルスフロント、および曲がったパルスフロントの影響を示す。その結果、集光された光の強度が大幅に減少し、超極短レーザーの強力な電界適用には適していません。

イチジク。 1 (a) プリズムと回折格子によって引き起こされるパルス フロントの傾き、および (b) ターゲット上の時空ライト フィールドに対するパルス フロントの歪みの影響

超強力なパルス速度制御超短レーザー
現在、平面波の円錐重ね合わせによって生成されるベッセルビームは、高磁場レーザー物理学において応用価値を示しています。円錐状に重畳されたパルスビームが軸対称のパルスフロント分布を有する場合、図 2 に示すように、生成される X 線波束の幾何中心強度は、一定の超光速、一定のサブルミナール、加速されたスーパールミナール、および減速されたサブルミナールになります。可変形状ミラーと位相型空間光変調器の組み合わせでも、パルス面の任意の時空間形状を生成し、任意に制御可能な伝送速度を生成できます。上記の物理効果とその変調技術により、パルスフロントの「歪み」をパルスフロントの「制御」に変換し、超強力超短レーザーの伝送速度を変調する目的を実現します。

イチジク。 2 重ね合わせによって生成された、(a) 一定の光より速い光パルス、(b) 一定の亜光パルス、(c) 加速された光より速い光パルス、および (d) 減速された亜光パルスは、重ね合わせ領域の幾何学的中心に位置します。

パルスフロント歪みの発見は超極短レーザーよりも早いですが、超極短レーザーの発展とともに広く注目されてきました。長い間、これは超極短レーザーの中核目標である超高集束光強度の実現には役立たないため、研究者はさまざまなパルスフロント歪みを抑制または除去することに取り組んできました。現在、「パルスフロント歪み」は「パルスフロント制御」に発展し、超極短レーザーの伝送速度の規制を達成し、超極短レーザーの応用分野に新たな手段と新たな機会を提供しています。高磁場レーザー物理学。