Nouvo anplifikatè lazè lanse: kraze limit pouvwa a nan 10 bat Watts!

Ultra-entans lazè ultrashort gen yon pakèt aplikasyon, ki gen ladan fizik debaz, sekirite nasyonal, sèvis endistriyèl ak swen sante. Nan fizik fondamantal, lazè sa yo te vin tounen yon zouti pwisan pou etidye fizik lazè fò, espesyalman nan sous radyasyon lazè-kondwi, akselerasyon patikil lazè, ak elektwodinamik pwopòsyon vakyòm.
Soti nan 1-beat-watt "Nova" an 1996 rive nan 10-beat-watt Shanghai Eksperimantal Ultra-intense Ultrashort Laser Facility (SULF) nan 2017 ak 10-beat-watt Ewopeyen an " Ekstrèm Limyè Enfrastrikti-Fizik Nikleyè" (ELI-NP) nan 2019, pik Ogmantasyon dramatik nan pouvwa lazè se akòz yon chanjman nan mwayen an genyen nan lazè gwo-ouvèti (soti nan Neyodim-dope vè a Titàn: kristal safi). Chanjman sa a redwi dire batman kè lazè gwo enèji soti nan apeprè 500 femtoseconds (fs) a apeprè 25 fs.
Sepandan, Titàn-safi ultra-entans lazè ultrashort sanble ap monte nan yon limit siperyè nan 10 wat bat. Kounye a, pou plan devlopman 10 pat-watt a 100 pat-watt, chèchè yo jeneralman mwens espwa sou teknoloji anplifikasyon Titàn safi chirped-pulse anplifikasyon, epi olye vize nan teknoloji anplifikasyon paramèt optik chirped-pulse ki baze sou potasyòm deuterate a. diidwojèn fosfat kristal ki pa lineyè.
Sepandan, byenke lèt la gen bon kandida aplikasyon, efikasite konvèsyon ponp-siyal ki ba li yo ak defisyans estabilite tanporèl-espèk-enèji pote gwo defi nan realizasyon an ak aplikasyon nan fiti 10-100 lazè bat-watt.
Nan lòt men an, Titàn safi chirped batman anplifikasyon, yon teknoloji ki gen matirite ki te deja bati yon sèl 10 gigawatt lazè nan Lachin ak Ewòp respektivman, toujou gen gwo potansyèl nan etap nan pwochen nan devlopman nan ultra-entans lazè ultrashort.
Titàn: Safi kristal se yon nivo enèji bande lazè genyen mwayen. Pandan pwosesis benefis la, batman kè ponp lan absòbe, epi envèrsyon nivo enèji etabli ant nivo enèji anwo ak pi ba yo pou akonpli depo enèji. Kòm batman kè siyal la pase nan kristal safi Titàn plizyè fwa, se enèji ki estoke ekstrè pou anplifikasyon siyal lazè. Sepandan, nan lazè parazit transverse, bri emisyon espontane a anplifye ansanm dyamèt kristal la, konsome enèji ki estoke ak diminye anplifikasyon lazè siyal la.
Parazit Lasing se yon kalite operasyon lazè vle ki fèt nan yon aparèy lazè oswa anplifikatè. Fenomèn sa a anjeneral ki te koze pa fòmasyon an envolontè nan yon kavite lazè nan kèk pati nan enteryè aparèy la, sa ki lakòz lazè a osile nan yon frekans oswa mòd vle. Prezans lazè parazit yo gen tandans anpeche operasyon an lazè vle nan aparèy la, degrade pèfòmans nan aparèy la epi pètèt menm lakòz domaj nan aparèy la.
Kounye a, ouvèti a maksimòm de kristal safi Titàn ka sèlman sipòte lazè nan 10 bat Watts. Menm ak pi gwo kristal safi Titàn, anplifikasyon lazè toujou pa posib paske gwo parazit transverse lasing grandi eksponansyèlman ak ogmante gwosè kristal safi Titàn.
Ki sa ki kle nan zouti a?
Pou adrese defi sa a, chèchè yo te pran yon apwòch inovatè lè yo mete plizyè kristal safi Titàn ansanm.
Dapre Advanced Photonics Nexus, metòd la kraze nan limit 10-tap-watt aktyèl Titàn safi ultra-entans lazè ultra-entans pa efektivman ogmante dyamèt ouvèti a nan tout kristal safi Titàn mozayik la ak tronke transverse parazit lasing nan chak. mozayik kristal.
Yuxin Leng, otè korespondan papye a ak yon chèchè nan Shanghai Institute of Optik and Precision Machinery, te note, "Nou te demontre avèk siksè anplifikasyon nan mozayik Titàn: safi lasing nan yon 100 terawatt (sa vle di, 0.1). bat-watt) sistèm lazè. Nou itilize teknik sa a pou reyalize anplifikasyon lazè pre-ideal, ki gen ladan efikasite konvèsyon segondè, enèji ki estab, spectre bande, pulsasyon kout, ak ti tach fokal."
Ekip li a rapòte ke anplifikasyon aderan mosaïque Titàn: safi lazè bay yon metòd relativman senp ak chè pou depase limit aktyèl la nan 10 kWh. Metòd la espere amelyore kapasite eksperimantal ultra-entans lazè ultrashort nan fizik lazè fò-jaden.
"Lè w ajoute yon anplifikatè lazè gwo enèji 2 × 2 koyeran Titàn: safi nan Shanghai Eksperimantal Ultra-intense Ultrashort Laser Facility (SULF) oswa enstalasyon Ekstrèm Limyè Enfrastrikti-Nikleyè Fizik (ELI-NP) Inyon Ewopeyen an, pouvwa lazè a. ka ogmante plis soti nan 10 bat-watt aktyèl yo rive nan 40 bat watts, epi entansite pik konsantre a ta ka ogmante pa yon faktè nan prèske 10 oswa plis."