كشف العلماء في جامعة أكسفورد عن طريقة رائدة لالتقاط البنية الكاملة لنبضات ليزر مكثفة في قياس واحد. إن الاختراق ، الذي نُشر بالتعاون الوثيق مع Ludwig - جامعة Maximilian في ميونيخ ومعهد Max Planck للبصريات الكمومية ، قد تحدث ثورة في قدرتنا على التحكم في التفاعلات الخفيفة -.
هذا سيكون له تطبيقات تحويلية في العديد من المجالات ، بما في ذلك الأبحاث في أشكال جديدة من الفيزياء وتحقيق الشدة القصوى المطلوبة لأبحاث طاقة الاندماج. تم نشر النتائج فيالطبيعة الضوئية.
يمكن أن تسرع Ultra - إلكترونات مكثفة إلى قرب - ضوئيًا داخل تذبذب واحد (أو "دورة الموجة") ، مما يجعلها أداة قوية لدراسة الفيزياء المتطرفة. ومع ذلك ، فإن تقلباتها السريعة والهيكل المعقد تجعل قياسات الوقت الحقيقية- لخصائصها صعبة.
حتى الآن ، تتطلب التقنيات الحالية عادة مئات لقطات الليزر لتجميع صورة كاملة ، مما يحد من قدرتنا على التقاط الطبيعة الديناميكية لهذه النبضات الخفيفة القاسية.
تصف الدراسة الجديدة ، التي يقودها باحثون في قسم الفيزياء بجامعة أكسفورد ، و Ludwig - جامعة ميونيخ ، ألمانيا ، أن يكون هناك وقت تشخيص جديد-- {3} {3}. تتيح هذه الطريقة للعلماء قياس الشكل الكامل وتوقيت ومحاذاة نبضات ليزر مكثفة بدقة عالية.
إن وجود صورة كاملة لسلوك النبض بالليزر يمكن أن يحقق ثورة في مكاسب الأداء في العديد من المجالات. على سبيل المثال ، يمكن أن يمكّن العلماء من غرامة - ضبط أنظمة الليزر في الوقت الحقيقي - (حتى بالنسبة للليزر الذي يطلق النار من حين لآخر) وسد الفجوة بين الواقع التجريبي والنماذج النظرية ، وتوفير بيانات أفضل لنماذج الكمبيوتر و AI -.
تعمل الطريقة عن طريق تقسيم شعاع الليزر إلى جزأين. يتم استخدام أحد هذه الأشياء لقياس كيفية تغير لون الليزر (الطول الموجي) مع مرور الوقت ، بينما يمر الجزء الآخر عبر مادة birefringent (التي تفصل الضوء بحالات الاستقطاب المختلفة). صفيف microlens (شبكة من العدسات الصغيرة) ثم يسجل كيفية تنظيم واجهة موجة النبض بالليزر (الشكل والاتجاه).
يتم تسجيل المعلومات بواسطة مستشعر ضوئي متخصص ، يلتقطها في صورة واحدة يقوم بها برنامج الكمبيوتر بإعادة بناء الهيكل الكامل لنبض الليزر.
وقال الباحث الرئيسي صني هوارد (دكتوراه باحث في قسم الفيزياء ، جامعة أكسفورد والعالم الزائر في لودفيغ - جامعة ميليخ ماكسيميليان) ، "تتيح نهجنا ، للمرة الأولى ، للتقاط الكامل للبطولات المتجانسة.
"هذا لا يوفر فقط رؤى غير مسبوقة في تفاعلات المسألة بالليزر - ولكن أيضًا يهدف إلى تحسين أنظمة الليزر العالية - بطريقة كانت مستحيلة سابقًا."
تم اختبار هذه التقنية بنجاح على Atlas - 3000 Petawatt - بالليزر في ألمانيا ، حيث كشفت عن تشوهات صغيرة وتحولات الموجة في نبض الليزر الذي كان من المستحيل في السابق قياسه في الوقت الحقيقي- ، مما سمح لفريق البحث لاستقرار الأداة.
يمكن أن تؤثر هذه التشوهات ، والمعروفة باسم spatio - ، بشكل كبير على أداء تجارب الليزر العالية-.
من خلال توفير ردود فعل - الوقت ، يسمح Raven بإجراء تعديلات فورية ، وتحسين دقة وكفاءة التجارب في فيزياء البلازما ، وتسارع الجسيمات ، وعلوم كثافة الطاقة العالية-. كما أنه يؤدي إلى توفير كبير في الوقت ، نظرًا لأن لقطات متعددة غير مطلوبة لتوصيف خصائص نبض الليزر بالكامل.
توفر هذه التقنية أيضًا طريقًا جديدًا محتملًا لتحقيق أجهزة طاقة الانصهار بالقصور الذاتي في المختبر - خطوة بوابة رئيسية نحو توليد طاقة الانصهار على نطاق كاف لمجتمعات السلطة. تستخدم أجهزة طاقة الانصهار بالقصور الذاتي نبضات ليزر مكثفة لتوليد جزيئات نشطة للغاية داخل البلازما ، والتي تنتشر بعد ذلك في وقود الاندماج.
يتطلب مفهوم "التسخين الإضافي" معرفة دقيقة بكثافة نبض الليزر المركزة لاستهدافها لتحسين إنتاجية الانصهار ، التي توفرها Raven الآن. يمكن أن توفر الليزر المركّز أيضًا مسبارًا قويًا للفيزياء الجديدة - على سبيل المثال ، مما يولد فوتون - فوتون في فراغ عن طريق توجيه نبضات على بعضهما البعض.
يقول المؤلف ، البروفيسور بيتر نورريز (قسم الفيزياء ، جامعة أكسفورد) ، "حيث تتطلب معظم الأساليب الحالية مئات الطلقات ، يحقق Raven مجموعة كاملة من التوصيفات الزمنية ، ولكن هذا لا يوفر توصيفًا جديدًا للتشخيصات الزمنية ، ولكنه يوفر أيضًا تقدمًا مؤقتًا عبر A FACELARE TRAVEREN Ultra - تطبيقات ليزر مكثفة ، ووعد بدفع حدود علوم وتكنولوجيا الليزر.
Co - المؤلف الدكتور أندرياس دوب (كلية الفيزياء ، لودفيج - maximilians - يونيخ ميونيخ والعلم الزائر في فيزياء الذرية والليزر يضيف ، " تقتصر نبضات Ultra - على هذا المساحة والوقت الصغير عند التركيز ، هناك حدود أساسية على مقدار الدقة اللازمة فعليًا لأداء هذا النوع من التشخيص.
"كانت هذه لعبة - ، وهذا يعني أنه يمكننا استخدام الميكرولون ، مما يجعل إعدادنا أكثر بساطة."
بالنظر إلى المستقبل ، يأمل الباحثون في توسيع استخدام الغراب إلى مجموعة أوسع من مرافق الليزر واستكشاف إمكاناته في تحسين أبحاث طاقة الانصهار بالقصور الذاتي ، وتجارب الجسيمات بالليزر - وتجربات الجسيمات العالية -.
