Vědci na Oxfordské univerzitě odhalili průkopnickou metodu pro zachycení plné struktury ultra - intenzivních laserových pulsů v jednom měření. Průlom, publikovaný v úzké spolupráci s Ludwigem - Maximilian University of Mnichov a Max Planck Institute for Quantum Optics, by mohl revolucionizovat naši schopnost ovládat interakce světla -.
To by mělo transformační aplikace v mnoha oblastech, včetně výzkumu nových forem fyziky a realizace extrémních intenzit potřebných pro výzkum fúzní energie. Výsledky byly zveřejněny vPhotonika přírody.
Ultra - Intenzivní lasery mohou zrychlit elektrony na blízké - rychlosti světla v rámci jediného oscilace (nebo „vlnového cyklu“) elektrického pole, což z nich činí výkonný nástroj pro studium extrémní fyziky. Jejich rychlé fluktuace a komplexní struktura však činí skutečná měření času jejich vlastností.
Až dosud existující techniky obvykle vyžadovaly stovky laserových výstřelů pro sestavení úplného obrazu, což omezilo naši schopnost zachytit dynamickou povahu těchto extrémních světelných pulzů.
Nová studie, která byla společně vedena vědci na Oxfordském oddělení fyziky a Ludwig - Maximilian University of Mnichov, Německo, popisuje novou singl - diagnostická technika s názvem Raven (reálné - Časové získávání vektorových elektromagnetiků). Tato metoda umožňuje vědcům měřit plný tvar, načasování a zarovnání jednotlivých ultra - intenzivních laserových pulzů s vysokou přesností.
Úplný obrázek o chování laserového pulse by mohl revoluci v mnoha oblastech revolucionizovat zisky výkonu. Mohlo by to například umožnit vědcům pokutu - naladit laserové systémy v reálném - času (dokonce i pro lasery, které střílejí pouze občas) a překlenout mezeru mezi experimentální realitou a teoretickými modely, poskytují lepší data pro počítačové modely a AI {- poháněné simulace.
Metoda funguje rozdělením laserového paprsku na dvě části. Jeden z nich se používá k měření toho, jak se laserova barva (vlnová délka) v průběhu času mění, zatímco druhá část prochází dvojlomním materiálem (který odděluje světlo s různými polarizačními stavy). Pole Microlens (mřížka malých čoček) poté zaznamenává, jak je strukturován vlnový laserový puls (tvar a směr).
Informace jsou zaznamenány specializovaným optickým senzorem, který je zachycuje na jediném obrázku, ze kterého počítačový program rekonstruuje celou strukturu laserového impulsu.
Vedoucí výzkumný pracovník Sunny Howard (Ph.D. výzkumný pracovník na katedře fyziky, Oxfordské univerzity a hostující vědec na Ludwig - Maximilian University of Mnichov řekl: „Náš přístup poprvé umožňuje úplnému zachycení ultra - intenzivního issionu a v reálném čase, jako je poldizační, a v reálném čase.
"To nejen poskytuje bezprecedentní vhled do interakcí laseru -, ale také připravuje cestu pro optimalizaci vysoko - Power Laser Systems způsobem, který byl dříve nemožný."
Tato technika byla úspěšně testována na atlasu - 3000 Petawatt - třídní laser v Německu, kde odhalil malé zkreslení a vlnové posuny v laserovém pulsu, které bylo dříve nemožné měřit v reálném - času, což umožnilo výzkumnému týmu jemné nástroje.
Tato zkreslení, známá jako Spatio - časové vazby, mohou významně ovlivnit výkon vysokých experimentů s intenzitou intenzity s vysokou -.
Poskytováním skutečné - Časová zpětná vazba umožňuje Raven okamžité úpravy, zlepšuje přesnost a účinnost experimentů v plazmatické fyzice, zrychlení částic a vysokou - věda o hustotě energie. Výsledkem je také významná úspora času, protože více výstřelů není nutné k plnému charakterizaci vlastností laserového pulsu.
Tato technika také poskytuje potenciální novou cestu k realizaci zařízení inerciálních fúzních energetických zařízení v laboratoři - krok klíčové brány k generování fúzní energie v měřítku dostatečném k výkonu společností. Energetická zařízení inerciální fúze používají ultra - intenzivní laserové impulzy k generování vysoce energetických částic v plazmě, které se poté šíří do fúzního paliva.
Tento koncept „pomocného vytápění“ vyžaduje přesnou znalost zaměřené intenzity laserového impulsu, aby se cíl na optimalizaci fúzního výnosu, který nyní poskytne Raven. Zaměřené lasery by také mohly poskytnout výkonnou sondu pro novou fyziku - Například generování fotonu - rozptylu ve vakuu nasměrováním dvou pulsů na sobě.
Co - autor profesor Peter Norreys (Department of Physics, University of Oxford), říká: „Tam, kde většina existujících metod vyžaduje stovky výstřelů, Raven dosahuje úplného časoprostorového - Časová charakterizace laserového pulsu v jednom. Ultra - intenzivní laserové aplikace, slibující posunutí hranic laserové vědy a technologie.
Co - autor Dr. Andreas Döpp (Faktová fakulta, Ludwig - Maximilians - University Mnichov a navštěvující vědce na atomovou a laserovou fyziku, University of Oxford). Ultra - Intenzivní impulsy jsou omezeny na tak malý prostor a čas, když jsou zaměřeny, existují základní limity, jak velké rozlišení je skutečně potřebné k provedení tohoto typu diagnostiky.
"To byla hra - a znamenala, že bychom mohli použít mikrolesy, což naše nastavení mnohem jednodušší."
Při pohledu dopředu vědci doufají, že rozšíří použití Ravena na širší škálu laserových zařízení a prozkoumá jeho potenciál při optimalizaci výzkumu inerciálních fúzní energie, laser - poháněných urychlovačů částic a vysokých - experimentů s kvantovými elektrodynamickými experimenty.
