一種全面測量超短激光的方法

發(fā)布:cyqdesign 2024-08-11 10:15 閱讀:144

孟買塔塔基礎(chǔ)研究所開創(chuàng)了一種全面測量超高功率、超短激光脈沖的方法。相關(guān)論文發(fā)表在《光學(xué)》(Optica)雜志上。

激光是現(xiàn)代世界的奇跡,它產(chǎn)生了人類已知的最短時間脈沖。不僅如此,它還提供了一種在極短的持續(xù)時間內(nèi)聚集大量光能的方法,從而產(chǎn)生了天文數(shù)字般的巨大“峰值”功率,其量級是全球總耗電量的數(shù)千倍。

然而,測量這些脈沖的時間形狀并非易事,雖然科學(xué)家們在過去幾十年里已經(jīng)設(shè)計出了巧妙的方法,但仍然存在一些重大挑戰(zhàn)。

首先,短脈沖在通過介質(zhì)時會產(chǎn)生時間畸變。而且功率越大,這些畸變就越嚴(yán)重。

另一個主要的復(fù)雜問題與激光束本身不同點(diǎn)的脈沖時間曲線有關(guān)。通常情況下,科學(xué)家們可能不會在意光束空間范圍內(nèi)的這些變化,而是假設(shè)其具有單一的時間輪廓。

然而,光束越大和/或在介質(zhì)中穿過的長度越長,這些扭曲就越嚴(yán)重,脈沖就會發(fā)生顯著變化。而在超高峰值功率下,必須知道光束空間范圍內(nèi)不同點(diǎn)的時間長度。

TIFR 團(tuán)隊使用專門設(shè)計的儀器來測量超短激光光束中不同空間點(diǎn)的時間曲線。為此,他們在光束的不同空間位置同時使用了一種名為“光譜干涉儀”的光學(xué)技術(shù)。研究小組與瑞典于默奧大學(xué)合作開展了這項研究。

隨著科學(xué)界向著前所未有的激光峰值功率(數(shù)萬兆瓦)邁進(jìn),激光束的直徑將達(dá)到幾十厘米,這種方法不僅非常有用,而且非常必要。

這些超高功率激光每隔一段時間就會發(fā)射一次脈沖--在數(shù)秒/數(shù)分鐘/數(shù)小時內(nèi)發(fā)射一次。早期的測量技術(shù)需要對多個脈沖進(jìn)行采樣,然后才能估算出脈沖輪廓,非常麻煩。

TIFR 的進(jìn)步也解決了這個問題。它適用于單脈沖。

由于激光峰值功率急劇上升,普通的固體光學(xué)元件無法承受,因為它們會被電離擊穿。因此,該技術(shù)正朝著利用電離物質(zhì)或“等離子體”本身來設(shè)計這些光學(xué)元件的方向發(fā)展。而這些等離子體可能非常不穩(wěn)定,會導(dǎo)致入射脈沖的時空剖面進(jìn)一步扭曲。TIFR 方法非常適合測量這些畸變。

所有超高峰值功率激光器的一次性解決方案?這就是我們的承諾。

相關(guān)鏈接:https://phys.org/news/2024-08-advance-ultrashort-laser.html

論文鏈接:https://dx.doi.org/10.1364/OPTICA.522870

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hello2024 2024-08-11 10:27
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