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

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Materialul nou poate proteja mai bine soldații, sportivii și șoferii de șoc, impact și explozii

Soldații, sportivii și șoferii pot face viața mai sigură datorită unui nou proces care ar putea duce la o protecție mai eficientă și reutilizabilă...

A fost găsit cel mai vechi loc de înmormântare uman din Africa – un copil a fost îngropat în urmă cu 78.000 de ani

Vedere generală a zonei peșterii Panga ya Saidi. Observați săparea șanțului unde a fost deschisă înmormântarea. Credit: Muhammad Javad Shoaee Descoperirea celui mai...

Se preconizează că speciile non-native vor crește cu 36% în întreaga lume până în 2050

Gâscă egipteană (Alopochen aegyptiaca) originară din Africa și stabilită acum în Europa Centrală și de Vest. Credit: profesorul Tim Blackburn, UCL Se preconizează că...

Visele noastre pot fi ciudate

Această ilustrație reflectă supra-ipoteza creierului, care susține că calitatea redusă și halucinantă a viselor nu este o greșeală, ci o trăsătură particulară, deoarece ajută...

Newsletter

Subscribe to stay updated.