Các nhà khoa học tại Đại học Oxford đã tiết lộ một phương pháp tiên phong để nắm bắt cấu trúc đầy đủ của Ultra - Các xung laser cường độ cao trong một phép đo duy nhất. Bước đột phá, được xuất bản với sự hợp tác chặt chẽ với Ludwig - Đại học Maximilian của Munich và Viện Quang học Quantum Max Planck, có thể cách mạng hóa khả năng kiểm soát ánh sáng- tương tác vật chất.
Điều này sẽ có các ứng dụng biến đổi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm nghiên cứu các hình thức vật lý mới và hiện thực hóa cường độ cực đoan cần thiết cho nghiên cứu năng lượng hợp nhất. Kết quả đã được công bố trongPhotonics tự nhiên.
Ultra - Laser mạnh có thể tăng tốc các electron đến gần - tốc độ ánh sáng trong một dao động duy nhất (hoặc 'chu kỳ sóng') của điện trường, biến chúng thành một công cụ mạnh mẽ để nghiên cứu vật lý cực đoan. Tuy nhiên, các biến động nhanh chóng và cấu trúc phức tạp của chúng làm cho thực sự - Các phép đo thời gian của các thuộc tính của chúng trở nên khó khăn.
Cho đến nay, các kỹ thuật hiện tại thường yêu cầu hàng trăm bức ảnh laser để lắp ráp một bức tranh hoàn chỉnh, hạn chế khả năng của chúng tôi để nắm bắt bản chất động của các xung ánh sáng cực đoan này.
Nghiên cứu mới, được lãnh đạo bởi các nhà nghiên cứu tại Khoa Vật lý của Đại học Oxford và Ludwig - Đại học Maximilian của Munich, Đức, mô tả một cuốn tiểu thuyết duy nhất -} Phương pháp này cho phép các nhà khoa học đo toàn bộ hình dạng, thời gian và sự liên kết của các xung laser cực mạnh - với độ chính xác cao.
Có một bức tranh hoàn chỉnh về hành vi của xung laser có thể cách mạng hóa mức tăng hiệu suất trong nhiều lĩnh vực. Ví dụ, nó có thể cho phép các nhà khoa học tốt - điều chỉnh các hệ thống laser trong thời gian thực - (ngay cả đối với các laser chỉ thỉnh thoảng bắn) và thu hẹp khoảng cách giữa thực tế thử nghiệm và các mô hình lý thuyết, cung cấp dữ liệu tốt hơn cho các mô hình máy tính và AI -
Phương pháp hoạt động bằng cách chia chùm tia laser thành hai phần. Một trong số này được sử dụng để đo cách màu của laser (bước sóng) thay đổi theo thời gian, trong khi phần khác đi qua vật liệu lưỡng chiết (tách ánh sáng với các trạng thái phân cực khác nhau). Một mảng microlens (một lưới các ống kính nhỏ) sau đó ghi lại cách cấu trúc mặt sóng của xung laser (hình dạng và hướng).
Thông tin được ghi lại bởi một cảm biến quang học chuyên dụng, ghi lại nó trong một hình ảnh duy nhất mà từ đó một chương trình máy tính tái tạo cấu trúc đầy đủ của xung laser.
Nhà nghiên cứu chính Sunny Howard (Ph.D. Nhà nghiên cứu thuộc Khoa Vật lý, Đại học Oxford và thăm nhà khoa học đến Ludwig - Đại học Maximilian của Munich) cho biết, lần đầu tiên, cách tiếp cận của chúng tôi.
"Điều này không chỉ cung cấp những hiểu biết chưa từng có về laser - Các tương tác vật chất mà còn mở đường cho việc tối ưu hóa các hệ thống laser năng lượng- cao theo cách mà trước đây không thể."
Kỹ thuật đã được kiểm tra thành công trên Atlas - 3000 Petawatt - Laser lớp ở Đức, trong đó nó cho thấy các biến dạng nhỏ và dịch chuyển sóng trong xung laser trước đây không thể đo được trong thực tế -} thời gian, cho phép nhóm nghiên cứu tinh chỉnh.
Các biến dạng này, được gọi là Spatio - Khớp nối tạm thời, có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của các thí nghiệm laser cường độ cao-.
Bằng cách cung cấp phản hồi thời gian -, Raven cho phép điều chỉnh ngay lập tức, cải thiện độ chính xác và hiệu quả của các thí nghiệm trong vật lý plasma, gia tốc hạt và khoa học mật độ năng lượng- cao. Nó cũng dẫn đến tiết kiệm thời gian đáng kể, vì không cần phải có nhiều bức ảnh để mô tả đầy đủ các thuộc tính của xung laser.
Kỹ thuật này cũng cung cấp một tuyến đường mới tiềm năng để nhận ra các thiết bị năng lượng hợp nhất quán tính trong phòng thí nghiệm - Một bước cổng chính hướng tới việc tạo ra năng lượng hợp nhất ở quy mô đủ cho các xã hội quyền lực. Các thiết bị năng lượng hợp nhất quán tính sử dụng Ultra - Các xung laser cường độ cao để tạo ra các hạt năng lượng cao trong một plasma, sau đó truyền vào nhiên liệu tổng hợp.
Khái niệm "Hệ thống sưởi phụ trợ" này đòi hỏi kiến thức chính xác về cường độ xung laser tập trung để nhắm mục tiêu để tối ưu hóa năng suất hợp nhất, hiện tại được cung cấp bởi Raven. Laser tập trung cũng có thể cung cấp một đầu dò mạnh mẽ cho vật lý mới - Ví dụ, tạo photon - Photon tán xạ trong chân không bằng cách hướng hai xung ở nhau.
CO - Giáo sư Peter Norreys (Khoa Vật lý, Đại học Oxford), nói, "trong đó hầu hết các phương pháp hiện tại sẽ yêu cầu hàng trăm bức ảnh, Raven đạt được một không gian hoàn chỉnh - Ultra - Các ứng dụng laser cường độ cao, hứa hẹn sẽ đẩy các ranh giới của khoa học và công nghệ laser.
CO - Tác giả Tiến sĩ Andreas Döpp (Khoa Vật lý, Ludwig - Maximilians - Đại học Munich và thăm nhà khoa học đến MUNICH. Ultra - Các xung cường độ cao bị giới hạn trong một không gian và thời gian nhỏ như vậy khi tập trung, có những giới hạn cơ bản về mức độ thực sự cần thiết để thực hiện loại chẩn đoán này.
"Đây là một trò chơi - Changer và có nghĩa là chúng tôi có thể sử dụng microlenses, làm cho thiết lập của chúng tôi đơn giản hơn nhiều."
Nhìn về phía trước, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ mở rộng việc sử dụng Raven sang một phạm vi rộng hơn của các cơ sở laser và khám phá tiềm năng của nó trong việc tối ưu hóa nghiên cứu năng lượng hợp nhất quán tính, laser - Máy gia tốc hạt điều khiển và các thí nghiệm điện động lực lượng tử.
