Учените от Оксфордския университет разкриха пионерски метод за улавяне на пълната структура на Ultra - интензивни лазерни импулси в едно измерване. Пробивът, публикуван в тясно сътрудничество с Ludwig - Максимилиан Университет в Мюнхен и Института за квантова оптика Макс Планк, може да направи революция в способността ни да контролираме светлината - материя взаимодействия.
Това би имало трансформативни приложения в много области, включително изследвания на нови форми на физика и реализиране на екстремните интензивности, необходими за изследване на енергийната енергия. Резултатите са публикувани вПриродна фотоника.
Ultra - интензивните лазери могат да ускорят електроните до близо до - светлинни скорости в рамките на еднократно трептене (или 'вълна ") на електрическото поле, което ги прави мощен инструмент за изучаване на екстремна физика. Бързите им колебания и сложната структура обаче правят реални измервания на времето на техните свойства предизвикателни.
Досега съществуващите техники обикновено изискват стотици лазерни снимки, за да сглобят пълна картина, ограничавайки способността ни да улавяме динамичния характер на тези екстремни светлинни импулси.
The new study, jointly led by researchers in the University of Oxford's Department of Physics and the Ludwig-Maximilian University of Munich, Germany, describes a novel single-shot diagnostic technique, named RAVEN (Real-time Acquisition of Vectorial Electromagnetic Near-fields). Този метод позволява на учените да измерват пълната форма, времето и подравняването на индивидуалните ултра - интензивни лазерни импулси с висока точност.
Наличието на пълна картина на поведението на лазерния пулс може да направи революция в печалбите на производителността в много области. Например, той би могъл да даде възможност на учените да глоби - лазерни системи в реални - време (дори и за лазери, които се стремят само от време на време) и преодоляване на пропастта между експерименталната реалност и теоретичните модели, предоставящи по -добри данни за компютърни модели и AI - симулации.
Методът работи, като разделя лазерния лъч на две части. Едно от тях се използва за измерване на това как цветът на лазера (дължината на вълната) се променя с течение на времето, докато другата част преминава през двуребриращ материал (който разделя светлината с различни поляризационни състояния). След това микролетен масив (мрежа от малки лещи) записва как е структуриран вълновата линия на лазерния импулс (форма и посока).
Информацията се записва от специализиран оптичен сензор, който го улавя в едно изображение, от което компютърна програма реконструира пълната структура на лазерния импулс.
Lead researcher Sunny Howard (Ph.D. researcher in the Department of Physics, University of Oxford and visiting scientist to Ludwig-Maximilian University of Munich) said, "Our approach enables, for the first time, the complete capture of an ultra-intense laser pulse in real-time, including its polarization state and complex internal structure.
"Това не само предоставя безпрецедентна представа за лазер - взаимодействия, но също така проправя пътя за оптимизиране на високите - захранващи лазерни системи по начин, който преди е бил невъзможен."
Техниката беше успешно тествана на Atlas - 3000 Petawatt - лазер в Германия, където разкрива малки изкривявания и изместване на вълните в лазерния пулс, които преди това бяха невъзможни да измерват в реални - време, позволявайки на изследователския екип да прецизира инструмента.
Тези изкривявания, известни като Spatio - темпорални съединители, могат значително да повлияят на работата на високите лазерни експерименти с интензивност на високите -.
Предоставяйки реални - обратна връзка във времето, Raven позволява незабавни корекции, подобрява точността и ефективността на експериментите в плазмената физика, ускорението на частиците и високото наука - наука за енергийната плътност. Това също води до значителни спестявания във времето, тъй като не се изисква множество снимки за напълно характеризиране на свойствата на лазерния импулс.
Техниката също така осигурява потенциален нов маршрут за реализиране на инерционни енергийни устройства за сливане в лабораторията - Ключов шлюз стъпка към генериране на енергия на синтез в мащаб, достатъчен за властовите общества. Инерционните енергийни устройства с синтез използват Ultra - интензивни лазерни импулси, за да генерират силно енергийни частици в плазма, които след това се разпространяват в горивото с синтез.
Тази концепция за „спомагателно отопление“ изисква точни познания за фокусирания интензивност на лазерния импулс, за да се насочи, за да оптимизира добива на синтез, който сега е предоставен от Raven. Фокусираните лазери също могат да осигурят мощна сонда за нова физика -, например, генерирайки фотон - разсейване на фотони във вакуум чрез насочване на два импулса един към друг.
Co - Авторът професор Питър Норейс (Катедра по физика, Университета на Оксфорд), казва: „Когато повечето съществуващи методи ще изискват стотици снимки, Рейвън постига цялостно пространство - времева характеристика на лазерен пулс само в един. Ultra - интензивни лазерни приложения, обещаващи да прокарат границите на лазерната наука и технологии.
Co - Авторът д -р Андреас Дьоп (Факултет по физика, Лудвиг - Максимилианс - Университет Мюнхен и посещение на учен в Атомния и лазерния физика, Университетът в Оксфорд) добавя, "накратко след Съни се присъедини към нас в Муних в продължение на година, като най -накрая се щракна", тъй като се присъедини към нас в подмоза Ultra - интензивните импулси се ограничават до такова мъничко пространство и време, когато са фокусирани, има основни граници за това колко разделителна способност всъщност е необходима за извършване на този тип диагностика.
"Това беше игра - чейнджър и означаваше, че можем да използваме микроленси, което прави нашата настройка много по -проста."
Гледайки напред, изследователите се надяват да разширят използването на гарван до по -широк спектър от лазерни съоръжения и да проучат потенциала му за оптимизиране на инерционните енергийни изследвания, лазер -, задвижвани от ускорители на частици и високи - полеви квантова електродинамика.
