Ученые из Оксфордского университета представили новаторский метод захвата полной структуры Ultra - интенсивных лазерных импульсов за один измерение. Прорыв, опубликованный в тесном сотрудничестве с Людвигом - Максимилианским университетом Мюнхена и Институтом квантовой оптики Макса Планка, может революционизировать нашу способность управлять светом - материальных взаимодействий.
Это имело бы преобразующие применения во многих областях, включая исследования новых форм физики и реализацию крайней интенсивности, необходимых для исследований энергии слияния. Результаты были опубликованы вПрирода фотоника.
Ultra - Интенсивные лазеры могут ускорять электроны до - скорости света в пределах одного колебания (или «волнового цикла»), что делает их мощным инструментом для изучения экстремальной физики. Тем не менее, их быстрые колебания и сложная структура делают реальные - измерения времени их свойств сложными.
До сих пор существующие методы обычно требовали сотни лазерных снимков, чтобы собрать полную картину, ограничивая нашу способность улавливать динамическую природу этих крайних легких импульсов.
Новое исследование, которое совместно руководило исследователями на отделе физики Оксфорда и Людвиг - Максимилианского университета Мюнхена, Германия, описывает новую сингл - Диагностический метод выстрела, названный Raven (real- Поглощение времени Vection Electromagnetic-}-}}-. Этот метод позволяет ученым измерить полную форму, время и выравнивание индивидуальных ультра - интенсивных лазерных импульсов с высокой точностью.
Наличие полной картины поведения лазерного импульса может революционизировать повышение производительности во многих областях. Например, это может позволить ученым Fine - настройки лазерных систем в реальном времени - (даже для лазеров, которые стреляют только иногда) и преодолевают разрыв между экспериментальной реальностью и теоретическими моделями, предоставляя лучшие данные для компьютерных моделей и AI - моделирования.
Метод работает, разделяя лазерный луч на две части. Один из них используется для измерения того, как изменяется цвет лазера (длина волны) с течением времени, в то время как другая часть проходит через двуметровый материал (который разделяет свет с различными состояниями поляризации). Массив микролинзах (сетка крошечных линз) записывает, как структурирован волновой фронт лазерного импульса (форма и направление).
Информация записана специализированным оптическим датчиком, который захватывает его на одном изображении, с которого компьютерная программа реконструирует полную структуру лазерного импульса.
Ведущий исследователь Санни Ховард (доктор философии на факультете физики, Оксфордский университет и ученый -приглашенный к Людвигу - Максимилианский университет Мюнхена), сказал: «Наш подход впервые включает в себя полное захват ультра- интенсивного пульса Laser в реальную структуру-, в том числе Statemization Struftrization, в том числе Statestization, включая Staterization, и включает в себя.
«Это не только дает беспрецедентную информацию о взаимодействиях лазера - вещественных веществ, но и прокладывает путь для оптимизации высокого - систем лазера мощности таким образом, чтобы ранее было невозможным».
Техника была успешно протестирована на классе Atlas - 3000 Petawatt - класса в Германии, где он обнаружил небольшие искажения и волновые сдвиги в лазерном импульсе, которые ранее невозможно измерить в реальном времени-, позволяя исследовательской группе, которые ранее не могли измерить инструмент.
Эти искажения, известные как Spatio - Временные муфты, могут значительно повлиять на производительность - интенсивных лазерных экспериментов.
Предоставляя реальную обратную связь по времени-, Raven допускает немедленную корректировку, повышая точность и эффективность экспериментов в физике плазмы, ускорении частиц и высокой науке о плотности энергии. Это также приводит к значительной экономии времени, поскольку не требуется множество снимков для полной характеристики свойств лазерного импульса.
Техника также обеспечивает потенциальный новый путь для реализации инерционных энергетических устройств слияния в лаборатории - шаг ключевого шлюза к генерации энергии слияния в масштабе, достаточной для властных обществ. Устройства энергии инерционных слияний используют Ultra - интенсивные лазерные импульсы для генерации высокоэнергетических частиц в плазме, которые затем распространяются в слияние.
Эта концепция «вспомогательного нагрева» требует точных знаний о целенаправленной интенсивности лазерного импульса, чтобы нацелиться на оптимизацию урожайности слияния, которая теперь предоставлена ворон. Сфокусированные лазеры также могут обеспечить мощный зонд для новой физики -, например, генерируя фотон - рассеяние фотонов в вакууме, направляя два импульса друг на друга.
Co - Автор профессор Питер Норрис (Департамент физики, Оксфордский университет), говорит: «Там, где большинству существующих методов потребовалось бы сотни выстрелов, Raven достигает полного пространства - Временной характеристики диагностики Laser, но также имеет потенциал для достижения широкого уровня. Ultra - интенсивные лазерные приложения, обещающие раздвинуть границы лазерной науки и техники.
Co - автор доктор Андреас Дёпп (физика, факультет, Людвиг - Максимилианс - Университет Мюнхена и посещающий ученый к атомной и лазерной физике, Университет Оксфорда): «Вскоре после солнца присоединился к нам в Munich в течение года. Ultra - Интенсивные импульсы ограничены таким крошечным пространством и временем, когда они сфокусированы, существуют фундаментальные ограничения на то, сколько разрешения на самом деле необходимо для выполнения этого типа диагностики.
«Это была игра -, и это означало, что мы могли бы использовать микролиз, что сделало нашу настройку намного проще».
Заглядывая в будущее, исследователи надеются расширить использование ворона в более широком диапазоне лазерных средств и изучить его потенциал в оптимизации исследований инерционной энергии слияния, лазерного -, управляемых акселераторами частиц и высоких экспериментов по полевой квантовой электродинамике.
