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技術前沿

又一項卡脖子的技術,多國科學家成功縮小了超高功率激光器的尺寸

激光制造網(wǎng) 來源:科學與宇宙2023-02-07 我要評論(0 )   

這些“鏡子”只存在一段時間,但可以讓超高功率激光器的尺寸足夠小,就像世界上第一臺計算機與我們現(xiàn)在的計算機。目前,超高功率激光占用的地方比飛機庫還要大。未來超...

這些“鏡子”只存在一段時間,但可以讓超高功率激光器的尺寸足夠小,就像世界上第一臺計算機與我們現(xiàn)在的計算機。目前,超高功率激光占用的地方比飛機庫還要大。未來超高功率激光器有潛力被開發(fā)成各種基于等離子體的、高損傷閾值的光學元件,這些元件將小型化甚至微型化,小占地面積、超高功率、超短脈沖激光系統(tǒng)將幫助科學家更方便更有效率的研究。生產(chǎn)反射鏡和其他光學元件的新方法為開發(fā)下一代高功率激光器指明了方向,從數(shù)百PB(1015瓦)到8 EB(1018瓦)。

英國,美國,韓國等聯(lián)合團隊科學家們解釋說:“高功率激光器是在醫(yī)學、生物、材料科學、化學和物理等許多領域進行研究的工具。讓高功率激光器更廣泛地使用將改變科學的工作方式,所有大學可以在一個房間里,在桌面上,以合理的價格擺放這些工具。我們的工作通過提出新的制造光學元件的方法,大大提高了高功率激光器的最新水平,這些光學元件比現(xiàn)有元件更堅固,而且是瞬態(tài)的,這使得它們獨一無二。這是一種更緊湊、更強大的方法,可以為高功率激光器提供一種范式轉(zhuǎn)變,這將激發(fā)新的研究方向?!?/p>

這項新的研究利用反向傳播激光束制作了層狀等離子體反射鏡。等離子體是完全電離的氣體,構成了可見宇宙的絕大部分。反向傳播的激光束在等離子體中產(chǎn)生拍頻波,將電子和離子驅(qū)動成規(guī)則的層狀結(jié)構,這是一種非常堅固、高反射率的反射鏡。這面鏡子只短暫地存在幾皮秒,它幽靈般的存在使得非常強烈的激光能夠被反射或操縱。

瞬態(tài)層狀等離子體被稱為體積布拉格光柵,類似于晶體中的布拉格結(jié)構,直徑只有幾毫米。它有潛力被開發(fā)成各種基于等離子體的、高損傷閾值的光學元件,這些元件將幫助科學家制造下一代小占地面積、超高功率、超短脈沖激光系統(tǒng)。

“這種新的制造瞬態(tài)強等離子體反射鏡的方法將徹底改變加速器和光源,因為它將使它們非常緊湊,能夠產(chǎn)生超短持續(xù)時間的超強光脈沖,比任何其他方法都能輕易產(chǎn)生的短得多。等離子體可以承受每平方厘米1018瓦的強度,這比傳統(tǒng)光學器件的損壞閾值高出四到五個數(shù)量級。這將使光學元件的尺寸減小兩到三個數(shù)量級,使米級光學器件縮小到毫米或厘米?!笨茖W家們解釋說。

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