מדענים מאוניברסיטת אוקספורד חשפו שיטה חלוצית ללכידת המבנה המלא של פולסים לייזר אינטנסיביים במדידה יחידה. הפריצה, שפורסמה בשיתוף פעולה קרוב עם לודוויג - אוניברסיטת מקסימיליאן במינכן והמכון המקסימלי של פלאנק לאופטיקה קוונטית, עשויה לחולל מהפכה ביכולת שלנו לשלוט על אינטראקציות של אור-.
זה יהיה יישומים טרנספורמטיביים בתחומים רבים, כולל מחקר על צורות חדשות של פיזיקה ומימוש העוצמות הקיצוניות הנדרשות למחקר אנרגיית היתוך. התוצאות פורסמו בפוטוניקה טבעית.
אולטרה - לייזרים אינטנסיביים יכולים להאיץ אלקטרונים קרוב ל- - מהירויות אור בתוך תנודה יחידה (או 'מחזור גל') של השדה החשמלי, מה שהופך אותם לכלי רב עוצמה ללימוד פיזיקה קיצונית. עם זאת, התנודות המהירות והמבנה המורכב שלהם הופכים את מדידות הזמן של המאפיינים שלהן-.
עד כה, טכניקות קיימות בדרך כלל דרשו מאות צילומי לייזר כדי להרכיב תמונה שלמה, מה שמגביל את היכולת שלנו לתפוס את האופי הדינמי של פולסי האור הקיצוניים הללו.
המחקר החדש, בהובלת החוקרים במחלקה לפיזיקה של אוניברסיטת אוקספורד וב- Ludwig - אוניברסיטת מקסימיליאן במינכן, גרמניה, מתאר יחיד חדש {}}} טכניקת אבחון לצילום, בשם Raven (אמיתי {2} זמן רכישה של Vectorial של Vectorial Deal {} {3}. שיטה זו מאפשרת למדענים למדוד את הצורה המלאה, העיתוי והיישור של פולסי לייזר אינטנסיביים אולטרה- עם דיוק גבוה.
קיום תמונה שלמה של התנהגותו של דופק הלייזר עשויה לחולל מהפכה ברווחי ביצועים בתחומים רבים. לדוגמה, זה יכול לאפשר למדענים להעמיס - לכוונן מערכות לייזר בזמן אמיתי - זמן (אפילו עבור לייזרים היורים רק מדי פעם) ולגשר על הפער בין מציאות ניסיונית לדגמים תיאורטיים, המספקים נתונים טובים יותר עבור דגמי מחשב ו- AI- הדמיות מופעלות.
השיטה פועלת על ידי פיצול קרן הלייזר לשני חלקים. אחד מאלה משמש למדידת האופן בו צבע הלייזר (אורך הגל) משתנה לאורך זמן, בעוד שהחלק השני עובר דרך חומר גרעיני (המפריד בין אור לבין מצבי קיטוב שונים). מערך Microlens (רשת של עדשות זעירות) ואז מתעד כיצד מובנה על חזית הגל של דופק הלייזר (צורה וכיוון).
המידע נרשם על ידי חיישן אופטי מתמחה, אשר לוכד אותו בתמונה יחידה ממנה תוכנית מחשב משחזרת את המבנה המלא של דופק הלייזר.
החוקר הראשי סאני האוורד (חוקר דוקטורט במחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת אוקספורד ומדען מבקר בלודוויג - אוניברסיטת מקסימיליאן של מינכן) אמר, "הגישה שלנו מאפשרת לראשונה, לכיבוש שלם ובמבנה של}}} אולטרה {3}.
"זה לא רק מספק תובנות חסרות תקדים על אינטראקציות לייזר - עניין, אלא גם סולל את הדרך למיטוב מערכות לייזר כוח גבוה {}} באופן בלתי אפשרי בעבר."
הטכניקה נבדקה בהצלחה ב- ATLAS - 3000 Petawatt - לייזר בכיתה בגרמניה, שם היא חשפה עיוותים קטנים ותזויות גל בדופק הלייזר שהיו בעבר בלתי אפשרי למדוד בממש- זמן, מה שמאפשר את צוות המחקר שנקבע את המכשיר.
עיוותים אלה, המכונה מרחב - צימודים זמניים, יכולים להשפיע באופן משמעותי על הביצועים של ניסויי לייזר בעוצמה גבוהה-.
על ידי מתן משוב אמיתי - זמן, Raven מאפשר התאמות מיידיות, משפר את הדיוק והיעילות של הניסויים בפיזיקה בפלזמה, תאוצה של החלקיקים, ומדע צפיפות אנרגיה גבוה {}}. זה גם מביא לחיסכון משמעותי בזמן, מכיוון שזריקות מרובות אינן נדרשות לאפיין באופן מלא את תכונות דופק הלייזר.
הטכניקה מספקת גם מסלול חדש פוטנציאלי למימוש מכשירי אנרגיה היתוך אינרציאלית במעבדה - צעד שער מפתח לקראת יצירת אנרגיית היתוך בקנה מידה המספיק לחברות כוח. מכשירי אנרגיה של היתוך אינרציאלי משתמשים בפולסי לייזר אינטנסיביים ultra - כדי לייצר חלקיקים אנרגטיים מאוד בתוך פלזמה, אשר מתפשטים אז לדלק ההיתוך.
מושג "חימום עזר" זה דורש ידע מדויק בעוצמת דופק הלייזר הממוקדת כדי למקד כדי לייעל את תפוקת ההיתוך, אחד המסופק כעת על ידי רייבן. לייזרים ממוקדים יכולים גם לספק בדיקה עוצמתית לפיזיקה חדשה - למשל, לייצר פוטון - פיזור פוטון בוואקום על ידי הכוונת שני פולסים זה בזה.
CO - פרופסור פיטר נוררייס (המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת אוקספורד), אומר, "שם רוב השיטות הקיימות ידרשו מאות זריקות, רייבן משיג מרחב שלם {}}} אפיון זמני של דופק לייזר בלבד. Ultra - יישומי לייזר אינטנסיביים, מבטיחים לדחוף את גבולות מדע וטכנולוגיית הלייזר.
Co - המחבר ד"ר אנדראס דופ (הפקולטה לפיזיקה, לודוויג - מקסימיליאנים - אוניברסיטת מינכן ומדען ביקור לאטומי ולייזר פיזיקה, אוניברסיטת אוקספורד) מוסיפה, "זמן קצר לאחר שסאני הצטרף אלינו למונץ '. פולסים אולטרה - פולסים אינטנסיביים מוגבלים למרחב וזמן כה זעיר כאשר הם ממוקדים, ישנם גבולות בסיסיים בכמה רזולוציה נדרשת למעשה כדי לבצע סוג זה של אבחון.
"זה היה משחק - מחליף, והתכוון שנוכל להשתמש במיקרולנס, מה שהופך את ההתקנה שלנו לפשוטה הרבה יותר."
במבט קדימה, החוקרים מקווים להרחיב את השימוש בערבן למגוון רחב יותר של מתקני לייזר ולחקור את הפוטנציאל שלו באופטימיזציה של מחקרי אנרגיית היתוך אינרציאלית, לייזר - מאיצים חלקיקים מונעים ומנסאי חשמל של קוונטום שדה.
