Oxfordi ülikooli teadlased on avalikustanud teerajaja meetodi Ultra - intensiivse laserimpulsside täieliku struktuuri hõivamiseks ühe mõõtmise korral. Läbimurre, mis avaldati tihedas koostöös Ludwigiga - Müncheni Maximilian University ja Max Plancki kvantoptika instituudiga, võiks revolutsiooniliselt muuta meie võimet kontrollida valgust - aine interaktsioone.
Sellel oleks paljudes valdkondades transformatiivseid rakendusi, sealhulgas uute füüsikavormide uurimine ja termotuumasünteesi energia uurimiseks vajalike äärmuslike intensiivsuste realiseerimine. Tulemused on avaldatud aastalLooduse footonika.
Ultra - intensiivsed laserid võivad kiirendada elektrone elektrivälja ühe võnke (või 'lainetsükkeri') lähedale - lähedale, muutes need võimsaks tööriistaks äärmuslike füüsika uurimiseks. Nende kiired kõikumised ja keeruline struktuur muudavad nende omaduste jaoks tõeliseks - ajamõõtmised.
Siiani vajasid olemasolevad tehnikad täispildi kokkupanemiseks tavaliselt sadu laserkaadreid, piirates meie võimet jäädvustada nende äärmuslike valgusempulsside dünaamilist olemust.
Oxfordi ülikooli füüsikaosakonna teadlaste ja Ludwig - Maximiliani ülikooli Müncheni ülikooli Ludwigi ühiselt juhitud uuring kirjeldab uudset üksikut - laskude diagnostikatehnikat, mille nimi on Raven (reaalne- aja omandamine vektorilektromagneetilisel lähedal {3 {fiiel {3}. See meetod võimaldab teadlastel mõõta ülitäpse intensiivse laserimpulsside - individuaalse ultra- täielikku kuju, ajastust ja joondamist.
Laserimpulsi käitumisest tervikpildi omamine võib paljudes valdkondades tulemuslikkuse kasvu muuta. Näiteks võib see võimaldada teadlastel trahvida - lasersüsteeme reaalsel - aja jooksul (isegi laserite jaoks, mis tulistavad ainult aeg -ajalt) ja ületada lõhe eksperimentaalse reaalsuse ja teoreetiliste mudelite vahel, pakkudes paremaid andmeid arvutimudelite ja AI- toiteallikate jaoks.
Meetod toimib, jagades laserkiire kaheks osaks. Ühte neist kasutatakse selleks, et mõõta, kuidas laseri värv (lainepikkus) aja jooksul muutub, teine osa läbib aga kahekordse materjali (mis eraldab valgust erinevate polarisatsiooniseisunditega). Seejärel registreerib mikroliini massiiv (pisikeste läätsede ruudustik), kuidas laserimpulsi lainefront (kuju ja suund) on üles ehitatud.
Teavet salvestab spetsiaalne optiline andur, mis jäädvustab selle ühe pildiga, millest arvutiprogramm rekonstrueerib laserimpulsi kogu struktuuri.
Juhtiv uurija Sunny Howard (Oxfordi ülikooli füüsikaosakonna doktoriteadlane ja Müncheni Maximilian University Ludwig - külalisministeeriumi füüsikaosakonna osakond) ütles: "Meie lähenemisviis võimaldab esimest korda ultra- intensiivse laserpuldi täielikku pinda {3 {3} ja kompleksiga {4 {4 {4 {4 {4 {4}.
"See ei anna mitte ainult enneolematut teavet laser - mateeria interaktsioonide kohta, vaid sillutab ka teed kõrge - toitelasersüsteemide optimeerimiseks viisil, mis oli varem võimatu."
Tehnikat testiti edukalt Atlas - 3000 petawatt - klassi laseril Saksamaal, kus see näitas laserimpulsi väikeseid moonutusi ja lainevahetusi, mida varem oli võimatu mõõta- ajaga, võimaldades uurimismeeskonnal mõõtu.
Need moonutused, mida tuntakse kui Spatio - ajalisi ühendusi, võivad märkimisväärselt mõjutada kõrge - intensiivsuse laserkatsete jõudlust.
Pakkudes reaalset - aja tagasisidet, võimaldab Raven viivitamatuid kohandusi, parandades plasmafüüsika, osakeste kiirenduse ja kõrge - energiatiheduse teaduse katsete täpsust ja tõhusust. Selle tulemuseks on ka märkimisväärne aja kokkuhoid, kuna laserimpulsi omaduste täielikuks iseloomustamiseks pole vaja mitut kaadrit.
See tehnika pakub ka potentsiaalset uut viisi laboris - - inertsiaalsete termotuumasünteesi energiaseadmete realiseerimiseks võtmevärava sammu termotuumasünteesi energia genereerimiseks skaalal, mis on piisav energiaühingute jaoks. Inertsiaalsed termotuumasünteesi energiaseadmed kasutavad ultra - intensiivseid laserimpulsse, et genereerida plasmas väga energilisi osakesi, mis seejärel levivad termotuumasünteesi kütusesse.
See "lisakütte" kontseptsioon nõuab täpseid teadmisi fokuseeritud laserimpulsi intensiivsuse kohta, et sihtida termotuumasünteesi optimeerimiseks, mida nüüd pakub Raven. Fookustatud laserid võiksid anda ka võimsa sondi uue füüsika - jaoks, näiteks footoni - footoni hajumise genereerimisel vaakumis, suunates kaks impulssi üksteisele.
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 - intensiivsed laserrakendused, lubades suruda laserteaduse ja tehnoloogia piire.
CO - Autor dr Andreas Döpp (füüsika teaduskond, Ludwig - maximilians - Müncheni ülikool ja aatomi- ja laserfüüsika külalisõpetaja, Oxfordi ülikool) lisab: "Lühike pärast seda, kui Sunny oli meiega, mis on aastas, kui see on, sest see on tehtud, sest Ultra - intensiivsed impulsid piirduvad sellise pisikese ruumi ja ajaga, kui keskendutakse, on põhimõttelised piirid, kui palju eraldusvõimet on seda tüüpi diagnostika tegemiseks vaja.
"See oli mäng - vahetaja ja tähendas, et saime kasutada mikrolemente, muutes oma seadistuse palju lihtsamaks."
Tulevikku vaadates loodavad teadlased laiendada Raveni kasutamist laiemasse laserrajatistesse ja uurida selle potentsiaali inertsiaalse termotuumasünteesi energiauuringute optimeerimisel, laser - ajendatud osakeste kiirendajad ja kõrged - välja kvant -elektrodünaamika katsed.
