Os cientistas da Universidade de Oxford revelaram um método pioneiro para capturar a estrutura completa de pulsos intensos de laser em uma única medição. A inovação, publicada em estreita colaboração com Ludwig - Universidade Maximiliana de Munique e o Instituto Max Planck para a Optics Quantum, poderia revolucionar nossa capacidade de controlar as interações da luz da luz -}.
Isso teria aplicações transformadoras em muitas áreas, incluindo pesquisas em novas formas de física e realização das intensidades extremas necessárias para a pesquisa em energia da fusão. Os resultados foram publicados emNature Photonics.
Ultra - lasers intensos podem acelerar os elétrons até - velocidades de luz dentro de uma única oscilação (ou 'ciclo de onda') do campo elétrico, tornando -os uma ferramenta poderosa para o estudo da física extrema. No entanto, suas rápidas flutuações e estrutura complexa tornam as medidas reais de tempo - de suas propriedades.
Até agora, as técnicas existentes normalmente exigiam centenas de fotos a laser para montar uma imagem completa, limitando nossa capacidade de capturar a natureza dinâmica desses pulsos extremos de luz.
O novo estudo, liderado em conjunto por pesquisadores do Departamento de Física da Universidade de Oxford e da Universidade Maximiliana de Munique, Gernenha, descreve um novo single -} Técnica de Shot). Este método permite que os cientistas medam a forma completa, o tempo e o alinhamento de pulsos intensos de laser individuais - com alta precisão.
Ter uma imagem completa do comportamento do Pulse a laser pode revolucionar os ganhos de desempenho em muitas áreas. Por exemplo, poderia permitir que os cientistas funcionem - ajuste os sistemas a laser no tempo real - (mesmo para lasers que disparam apenas ocasionalmente) e preenchendo a lacuna entre a realidade experimental e os modelos teóricos, fornecendo dados melhores para modelos de computador e ai - simulações alimentadas.
O método funciona dividindo o feixe de laser em duas partes. Uma delas é usada para medir como a cor do laser (comprimento de onda) muda com o tempo, enquanto a outra parte passa por um material birrefringente (que separa a luz com diferentes estados de polarização). Uma matriz microlens (uma grade de lentes minúsculas) registra como a frente de onda do pulso do laser (forma e direção) está estruturada.
As informações são registradas por um sensor óptico especializado, que a captura em uma única imagem a partir da qual um programa de computador reconstrua a estrutura completa do pulso do laser.
Pesquisador líder Sunny Howard (Ph.D. Pesquisador do Departamento de Física, Universidade de Oxford e cientista visitante para Ludwig - Universidade Maximiliana de Munique) disse: "Nossa abordagem permite, pela primeira vez, a captura completa de um substituto de um póio intenso.
"Isso não apenas fornece informações sem precedentes sobre as interações laser - matéria, mas também abre caminho para otimizar os sistemas de laser de potência altos - de uma maneira que antes era impossível".
A técnica foi testada com sucesso no atlas - 3000 PETAWATT - classe Laser na Alemanha, onde revelou pequenas distorções e mudanças de ondas na pulso de laser que anteriormente eram impossíveis de medir em {3-}, permitindo que a equipe de pesquisa fine tune.
Essas distorções, conhecidas como Spatio - acoplamentos temporais, podem afetar significativamente o desempenho de experimentos de laser de intensidade --.
Ao fornecer feedback real de tempo -, o Raven permite ajustes imediatos, melhorando a precisão e a eficiência dos experimentos na física de plasma, aceleração de partículas e alta ciência da densidade de energia. Isso também resulta em economia de tempo significativa, uma vez que vários chutes não são necessários para caracterizar completamente as propriedades do Pulse a laser.
A técnica também fornece uma nova nova rota para realizar dispositivos de energia de fusão inercial no laboratório - um passo de gateway -chave para gerar energia de fusão em uma escala suficiente para as sociedades alimentares. Os dispositivos de energia de fusão inercial usam pulsos intensos de laser Ultra - para gerar partículas altamente energéticas dentro de um plasma, que então se propaga no combustível de fusão.
Esse conceito de "aquecimento auxiliar" requer conhecimento preciso da intensidade do pulso de laser focada para segmentar para otimizar o rendimento de fusão, agora fornecido por Raven. Os lasers focados também podem fornecer uma sonda poderosa para a nova física -, por exemplo, gerando fóton - espalhamento de fótons no vácuo direcionando dois pulsos um para o outro.
CO - Professor do autor Peter Norreys (Departamento de Física, Universidade de Oxford), diz: "Onde a maioria dos métodos existentes exigiria centenas de fotos, Raven atinge uma espátio completa -} caracterização temporal de um pulso de laser também. Ultra - aplicações intensas a laser, prometendo ultrapassar os limites da ciência e tecnologia a laser.
Co-author Dr. Andreas Döpp (Faculty of Physics, Ludwig-Maximilians-University Munich and visiting scientist to Atomic and Laser Physics, University of Oxford) adds, "Shortly after Sunny joined us in Munich for a year it finally 'clicked' and we realized the beautiful result underpinning RAVEN: that because Ultra - pulsos intensos são confinados a um pequeno espaço e tempo quando focados, há limites fundamentais em quanta resolução é realmente necessária para executar esse tipo de diagnóstico.
"Este foi um jogo de jogo -, e significava que poderíamos usar microlenses, tornando nossa configuração muito mais simples."
Olhando para o futuro, os pesquisadores esperam expandir o uso de Raven para uma gama mais ampla de instalações a laser e explorar seu potencial na otimização de pesquisas de energia de fusão inercial, aceleradores de partículas a laser - e experimentos eletrodinâmicos de campo.
