Znanstveniki z univerze v Oxfordu so razkrili pionirsko metodo za zajem celotne strukture ultra - intenzivnih laserskih impulzov pri eni meri. Preboj, objavljen v tesnem sodelovanju z Ludwig - Maximilian University University v Münchnu in Max Planck Institute for Quantum Optics, bi lahko spremenil našo sposobnost nadzora svetlobe - interakcije zadeve.
To bi imelo transformativne aplikacije na številnih področjih, vključno z raziskavami novih oblik fizike in uresničevanjem skrajne intenzivnosti, potrebne za raziskovanje fuzijske energije. Rezultati so bili objavljeni vNarava fotonika.
Ultra - intenzivni laserji lahko pospešijo elektrone na skoraj - svetlobne hitrosti znotraj enega nihanja (ali 'valovnega cikla') električnega polja, zaradi česar je močno orodje za preučevanje ekstremne fizike. Vendar njihova hitra nihanja in zapletena struktura resnično - časovne meritve njihovih lastnosti zahtevne.
Do zdaj so obstoječe tehnike običajno potrebovale na stotine laserskih posnetkov, da se sestavijo popolna slika, kar omejuje našo sposobnost zajemanja dinamične narave teh ekstremnih svetlobnih impulzov.
Nova študija, ki jo je skupaj vodil raziskovalci na oddelku za fiziko Univerze v Oxfordu in Ludwig - Maximilian University of München, Nemčija, opisuje novo enotno - posneto diagnostično tehniko, imenovano Raven (Real- pridobivanje vektorija. Ta metoda znanstvenikom omogoča merjenje polne oblike, časa in poravnave posameznih ultra - intenzivnih laserskih impulzov z visoko natančnostjo.
Popolna slika vedenja laserskega impulza bi lahko spremenila pridobivanje uspešnosti na mnogih področjih. Na primer, znanstvenikom bi lahko omogočil, da v resničnem - čas (tudi za laserje, ki streljajo le občasno), in premostili vrzel med eksperimentalno resničnostjo in teoretičnimi modeli, ki zagotavljajo boljše podatke za računalniške modele in ai - simulacije, ki jih poganjajo laserske sisteme.
Metoda deluje tako, da laserski žarek razdeli na dva dela. Eden od teh se uporablja za merjenje, kako se sčasoma spreminja laserska barva (valovna dolžina), drugi del pa skozi birefringov material (ki ločuje svetlobo z različnimi polarizacijskimi stanji). Matrika mikrolenov (mreža drobnih leč) nato beleži, kako je strukturirana valovna fronta laserskega impulza (oblika in smer).
Informacije beleži specializiran optični senzor, ki ga zajame na eni sliki, s katere računalniški program rekonstruira celotno strukturo laserskega impulza.
Vodilna raziskovalka Sunny Howard (doktorat raziskovalec na oddelku za fiziko, Univerze v Oxfordu in obisk znanstvenika Ludwiga - Maximilian University University of München) je dejala: "Naš pristop prvič omogoča popolno zajetje ultra strukture in intenzivnega laserja v realnem {4}.
"To ne samo daje brez primere vpogled v laserske interakcije -, ampak tudi utira pot za optimizacijo visokih - laserskih sistemov na način, ki je bil prej nemogoče."
Tehnika je bila uspešno preizkušena na atlasu - 3000 Petawatt - razreda laser v Nemčiji, kjer je razkrila majhne popačenja in premike valov v laserskem impulzu, ki jih je bilo prej nemogoče izmeriti v resničnem -, ki je raziskovalna ekipa omogočila natančno nastavitev ekipe.
Te izkrivljanja, znane kot Spatio - časovne sklopke, lahko pomembno vplivajo na delovanje laserskih eksperimentov z visoko - intenzivnostjo.
Z zagotavljanjem resničnih - časovnih povratnih informacij Raven omogoča takojšnje prilagoditve, izboljšanje natančnosti in učinkovitosti eksperimentov v plazemski fiziki, pospeševanju delcev in visoki - znanosti o gostoti energije. Posledica tega je tudi znatna prihranka, saj več posnetkov ni potrebno za v celoti opisati lastnosti laserskega impulza.
Tehnika zagotavlja tudi potencialno novo pot za uresničitev inercialnih naprav za fuzijo v laboratoriju - ključni korak prehoda k ustvarjanju fuzijske energije v obsegu, ki je dovolj za energijske družbe. Naprave za inercialno fuzijsko energijo uporabljajo Ultra - intenzivne laserske impulze za ustvarjanje zelo energičnih delcev znotraj plazme, ki se nato širijo v fuzijsko gorivo.
Ta koncept "pomožnega ogrevanja" zahteva natančno znanje osredotočene intenzivnosti laserskega impulza, da se cilja na optimizacijo fuzijskega donosa, ki ga zdaj zagotavlja Raven. Fokusirani laserji bi lahko zagotovili tudi močno sondo za novo fiziko -, na primer, ustvarili foton - razprševanje fotona v vakuumu z usmerjanjem dveh impulzov drug na drugega.
Co-author Professor Peter Norreys (Department of Physics, University of Oxford), says, "Where most existing methods would require hundreds of shots, RAVEN achieves a complete spatio-temporal characterization of a laser pulse in just one. This not only provides a powerful new tool for laser diagnostics but also has the potential to accelerate progress across a wide range of Ultra - intenzivne laserske aplikacije, ki obljubljajo, da bodo potisnile meje laserske znanosti in tehnologije.
CO - avtor dr. Andreas Döpp (fakulteta za fiziko, Ludwig - Maximilijani - University München in obisk znanstvenika na Atomic in Laser Physics, Univerza v Oxfordu) dodaja, "Kmalu po tem, ko se je v Munich za leto dni, ki se je v Munichu pridružilo, za leto dni, ki se je v Munichu pridružilo v Munichu. Ultra - intenzivni impulzi so omejeni na tako majhen prostor in čas, ko so osredotočeni, obstajajo temeljne omejitve glede tega, koliko ločljivosti je dejansko potrebno za izvedbo te vrste diagnostike.
"To je bila igra - menjalnik in je pomenila, da lahko uporabimo mikrolese, zaradi česar je naša nastavitev veliko enostavnejša."
Če pogledamo naprej, raziskovalci upajo, da bodo razširili uporabo Ravena na širši razpon laserskih objektov in raziskali njen potencial pri optimizaciji inercialnih raziskav o energiji fuzije, laserskih - poganjanih pospeševalnikov delcev in visokih - poljskih kvantnih eksperimentov elektrodinamike.
