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又一项卡脖子的技术,多国科学家成功缩小了超高功率激光器的尺寸

激光制造网 来源:科学与宇宙2023-02-07 我要评论(0 )   

这些“镜子”只存在一段时间,但可以让超高功率激光器的尺寸足够小,就像世界上第一台计算机与我们现在的计算机。目前,超高功率激光占用的地方比飞机库还要大。未来超...

这些“镜子”只存在一段时间,但可以让超高功率激光器的尺寸足够小,就像世界上第一台计算机与我们现在的计算机。目前,超高功率激光占用的地方比飞机库还要大。未来超高功率激光器有潜力被开发成各种基于等离子体的、高损伤阈值的光学元件,这些元件将小型化甚至微型化,小占地面积、超高功率、超短脉冲激光系统将帮助科学家更方便更有效率的研究。生产反射镜和其他光学元件的新方法为开发下一代高功率激光器指明了方向,从数百PB(1015瓦)到8 EB(1018瓦)。

英国,美国,韩国等联合团队科学家们解释说:“高功率激光器是在医学、生物、材料科学、化学和物理等许多领域进行研究的工具。让高功率激光器更广泛地使用将改变科学的工作方式,所有大学可以在一个房间里,在桌面上,以合理的价格摆放这些工具。我们的工作通过提出新的制造光学元件的方法,大大提高了高功率激光器的最新水平,这些光学元件比现有元件更坚固,而且是瞬态的,这使得它们独一无二。这是一种更紧凑、更强大的方法,可以为高功率激光器提供一种范式转变,这将激发新的研究方向。”

这项新的研究利用反向传播激光束制作了层状等离子体反射镜。等离子体是完全电离的气体,构成了可见宇宙的绝大部分。反向传播的激光束在等离子体中产生拍频波,将电子和离子驱动成规则的层状结构,这是一种非常坚固、高反射率的反射镜。这面镜子只短暂地存在几皮秒,它幽灵般的存在使得非常强烈的激光能够被反射或操纵。

瞬态层状等离子体被称为体积布拉格光栅,类似于晶体中的布拉格结构,直径只有几毫米。它有潜力被开发成各种基于等离子体的、高损伤阈值的光学元件,这些元件将帮助科学家制造下一代小占地面积、超高功率、超短脉冲激光系统。

“这种新的制造瞬态强等离子体反射镜的方法将彻底改变加速器和光源,因为它将使它们非常紧凑,能够产生超短持续时间的超强光脉冲,比任何其他方法都能轻易产生的短得多。等离子体可以承受每平方厘米1018瓦的强度,这比传统光学器件的损坏阈值高出四到五个数量级。这将使光学元件的尺寸减小两到三个数量级,使米级光学器件缩小到毫米或厘米。”科学家们解释说。

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