這些“鏡子”只存在一段時(shí)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(jì)算機(jī)與我們現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)。目前,超高功率激光占用的地方比飛機(jī)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(xué)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(xué)家更方便更有效率的研究。生產(chǎn)反射鏡和其他光學(xué)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(tuán)隊(duì)科學(xué)家們解釋說:“高功率激光器是在醫(yī)學(xué)、生物、材料科學(xué)、化學(xué)和物理等許多領(lǐng)域進(jìn)行研究的工具。讓高功率激光器更廣泛地使用將改變科學(xué)的工作方式,所有大學(xué)可以在一個(gè)房間里,在桌面上,以合理的價(jià)格擺放這些工具。我們的工作通過提出新的制造光學(xué)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(xué)元件比現(xiàn)有元件更堅(jiān)固,而且是瞬態(tài)的,這使得它們獨(dú)一無二。這是一種更緊湊、更強(qiáng)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。”
這項(xiàng)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(gòu)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(dòng)成規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu),這是一種非常堅(jiān)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(qiáng)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(gòu),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(xué)元件,這些元件將幫助科學(xué)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(qiáng)等離子體反射鏡的方法將徹底改變加速器和光源,因?yàn)樗鼘⑹顾鼈兎浅>o湊,能夠產(chǎn)生超短持續(xù)時(shí)間的超強(qiáng)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(qiáng)度,這比傳統(tǒng)光學(xué)器件的損壞閾值高出四到五個(gè)數(shù)量級。這將使光學(xué)元件的尺寸減小兩到三個(gè)數(shù)量級,使米級光學(xué)器件縮小到毫米或厘米。”科學(xué)家們解釋說。
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