Noul concept pentru lasere ultra-intense de generația următoare

Concept pentru laserele clasei Exawatt. Credit: Universitatea Osaka

Cercetătorii de la Universitatea din Osaka propun un concept pentru lasere ultra-intense de generația următoare, eventual ridicând recordul actual de la 10 Petawatt la 500 Petawatt.

Lasere ultra-intense cu impulsuri ultra scurte și energii ultra ridicate sunt instrumente puternice pentru explorarea necunoscutelor din fizică, cosmologie, știința materialelor etc. Cu ajutorul celebrei tehnologii „Chirped Pulse Amplification (CPA)” (Premiul Nobel pentru fizică 2018), recordul actual a atins 10 Petawatts (sau 10 ^ 16 wați). Într-un studiu publicat recent în Rapoarte științifice, cercetătorii de la Universitatea din Osaka au propus un concept pentru lasere ultra-intense de generația următoare cu o putere de vârf simulată până la clasa Exawatt (1 Exawatt este egal cu 1000 Petawatts).

Laserul, care a fost inventat de Dr. TH Maiman, în 1960, are o caracteristică importantă a intensității mari (sau a puterii de vârf ridicate pentru laserele pulsate): din punct de vedere istoric, puterea de vârf a laserelor a cunoscut o dezvoltare în două faze. Abia după nașterea laserului, modalitățile de comutare și comutare au crescut puterea laserului la nivelurile Kilowatt (10 ^ 3 Watt) și Gigawatt (10 ^ 9 Watt). După ce tehnologia CPA a fost inventată de Gérard Mourou și Donna Strickland în 1985, care a evitat deteriorarea materială și neliniaritatea optică, puterea de vârf a laserului a crescut dramatic până la nivelurile Terawatt (10 ^ 12 Watt) și Petawatt (10 ^ 15). Watt). Astăzi, două lasere CPA de 10 Petawatt au fost demonstrate în Europa (laser ELI-NP) și, respectiv, în China (laser SULF).

În prezent, amploarea facilității laser Petawatt la nivel mondial este foarte mare, iar investiția proiectului este, de asemenea, foarte mare. Următorul pas pentru viitoarele lasere ultra-intense este de a crește în continuare puterea de vârf prin suprimarea duratei impulsului în loc de creșterea energiei pulsului.

În studiul anterior (OSA Continuum, DOI: 10.1364 / OSAC.2.001125), acest grup a dezvoltat un nou design, „Amplificarea impulsurilor cu parametri optici neliniari unghi larg non-coliniari (WNOPCPA)”, pentru a crește spectrul amplificat și în consecință pentru a reduce pulsul comprimat. Mecanismul principal al WNOPCPA este de a crește lățimea de bandă totală folosind o pompă cu fascicule multiple, care corespunde diferitelor spectre amplificate. „Cu toate acestea, interferența pompei, pe lângă potențialele daune cauzate, este o problemă potențială în aplicarea WNOPCPA la un proiect de anvergură”, explică autorul relevant Zhaoyang Li.

În acest design recent modernizat, utilizând un WNOPCPA pompat cu două fascicule și potrivirea optimizată a fazelor, interferența pompei este complet evitată și se realizează o bandă ultra-largă cu două spectre, rezultând <10 Amplificare laser cu putere mare. Atunci când acest laser este combinat cu tehnologia post-compresie, amplificarea spectrală condusă de efecte neliniare crește semnificativ și simularea arată că înregistrarea pentru cea mai mare putere de vârf poate fi extinsă la clasa Exawatt.

„Acest model are două avantaje: unul este amplificarea în bandă ultra-largă în WNOPCPA și celălalt este îmbunătățirea amplificării spectrale neliniare în post-compresie. „Această cercetare ar putea oferi o modalitate posibilă de a crește în continuare puterea de vârf a laserului, chiar până la clasa Exawatt”, spune Zhaoyang Li.

Referință: „Simularea unui concept de bandă ultra-largă pentru laserele din clasa Exawatt” de Zhaoyang Li, Yoshiaki Kato și Junji Kawanaka, 8 ianuarie 2021, Rapoarte științifice.
DOI: 10.1038 / s41598-020-80435-6

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Un model agresiv bazat pe piață pentru dezvoltarea energiei de cuplare

Conceptul ARC Fusion Pilot Plant a fost dezvoltat la MIT ca o demonstrație a potențialului magneților supraconductori de temperatură înaltă de a reduce costurile...

Sug este mai important în cercetare decât potrivirea corectă a măștilor de față COVID

O echipă de cercetători care studiază eficacitatea diferitelor tipuri de măști de față a constatat că este cea mai bună protecție împotriva acesteia COVID-19,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.