大阪大學(xué)的研究人員提出了下一代超功率激光器的概念,這可能會將目前的記錄從10個(gè)petava提升到500個(gè)petava。
超短脈沖和超高能量超強(qiáng)激光是探索未知領(lǐng)域(如物理學(xué),宇宙學(xué)和材料科學(xué))的強(qiáng)大工具。
借助著名的技術(shù)“ hir脈沖放大(CPA)”, (2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)),目前的記錄已達(dá)到10皮塔瓦(或10至16瓦)。
“進(jìn)化史”指的是“進(jìn)化史”。
激光器的制造1960年T.H. Maiman博士發(fā)明的激光器具有高強(qiáng)度(或脈沖激光器的高峰值功率)的重要特征:從歷史上看,激光峰值功率經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段。
激光器誕生后,Q開關(guān)和鎖模技術(shù)將激光器的峰值功率提高到了千瓦級(10 ^ 3瓦)和千兆瓦級(10 ^ 9瓦)。
1985年,杰拉德·穆魯(GérardMourou)和唐娜·斯特里克蘭(Donna Strickland)發(fā)明了CPA技術(shù),該技術(shù)避免了材料損壞和光學(xué)非線性,并且激光峰值功率大大提高到了太瓦(10 ^ 12瓦)和千萬瓦(10 ^ 15瓦)的水平。
今天,歐洲(ELI-NP激光器)和中國(SULF激光器)分別展示了兩臺10帕特CPA激光器。
全球的Petava激光設(shè)備規(guī)模非常大,項(xiàng)目投資也很高。
最近,在“科學(xué)報(bào)告”中發(fā)表的一項(xiàng)研究中,大阪大學(xué)的研究人員提出了下一代超功率激光器的概念,其模擬峰值功率達(dá)到了Exawatt級別(1Exawatt等于1000 Petawatt)。
這意味著超級激光器的下一個(gè)發(fā)展方向是通過壓縮脈沖持續(xù)時(shí)間而不是增加脈沖能量來進(jìn)一步增加峰值功率。
項(xiàng)目研究過程在先前的研究(OSAContinuum,DOI:10.1364 / OSAC.2.001125)中,研究小組開發(fā)了一種新的設(shè)計(jì)范圍廣角非共線光學(xué)參量amplification脈沖放大(WNOPCPA),以增加放大光譜并減少壓縮脈沖因此。
在新近改進(jìn)的設(shè)計(jì)中,該團(tuán)隊(duì)使用了雙光束泵浦WNOPCPA并精心優(yōu)化了相位匹配,以完全避免泵浦干擾并完成具有兩個(gè)廣譜的超寬帶帶寬,從而實(shí)現(xiàn)<10fs的高能量激光放大倍數(shù)。
研究小組成員李朝陽聲稱:“這種設(shè)計(jì)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):一個(gè)是WNOPCPA中的超寬帶放大,另一個(gè)是在壓縮后增強(qiáng)非線性頻譜擴(kuò)展。
這項(xiàng)研究可以進(jìn)一步提高激光峰值功率,甚至達(dá)到Exawatt。
該水平提供了一種可能的方法。