Los científicos de la Universidad de Oxford han presentado un método pionero para capturar la estructura completa de los pulsos láser intensos ultra - en una sola medida. El avance, publicado en estrecha colaboración con Ludwig - Universidad Maximiliana de Munich y el Instituto Max Planck para la óptica cuántica, podría revolucionar nuestra capacidad de controlar las interacciones de materia -}.
Esto tendría aplicaciones transformadoras en muchas áreas, incluida la investigación de nuevas formas de física y la realización de las intensidades extremas requeridas para la investigación de la energía de fusión. Los resultados se han publicado enFotónica de la naturaleza.
Los láseres ultra - intensos pueden acelerar los electrones a las velocidades de luz cercanas - dentro de una única oscilación (o 'ciclo de onda') del campo eléctrico, lo que los convierte en una herramienta poderosa para estudiar física extrema. Sin embargo, sus rápidas fluctuaciones y estructura compleja hacen que las mediciones de tiempo - de sus propiedades sean desafiantes.
Hasta ahora, las técnicas existentes generalmente requerían cientos de tomas láser para ensamblar una imagen completa, lo que limita nuestra capacidad de capturar la naturaleza dinámica de estos pulsos de luz extrema.
El nuevo estudio, dirigido conjuntamente por investigadores en el Departamento de Física de la Universidad de Oxford y la Universidad Maximiliana de Ludwig {{0} de Munich, Alemania, describe una nueva técnica de diagnóstico -}}, llamada Raven (real -} adquisición de tiempo de la electromagnética vectorial cerca de -}}}}}} Fields. Este método permite a los científicos medir la forma completa, el tiempo y la alineación de los pulsos láser intensos ultra \\- intensos con alta precisión.
Tener una imagen completa del comportamiento del pulso láser podría revolucionar las ganancias de rendimiento en muchas áreas. Por ejemplo, podría permitir a los científicos a fines -} sistemas láser de tono en el tiempo real - (incluso para los láseres que disparan solo ocasionalmente) y cerrar la brecha entre la realidad experimental y los modelos teóricos, proporcionando mejores datos para modelos de computadora y AI -} simulaciones alimentadas.
El método funciona dividiendo el haz láser en dos partes. Uno de estos se usa para medir cómo cambia el color del láser (longitud de onda) con el tiempo, mientras que la otra parte pasa a través de un material birrefringente (que separa la luz con diferentes estados de polarización). Una matriz de microlenses (una cuadrícula de lentes pequeñas) registra cómo se estructura el frente de onda del pulso láser (forma y dirección).
La información es registrada por un sensor óptico especializado, que lo captura en una sola imagen de la que un programa de computadora reconstruye la estructura completa del pulso láser.
El investigador principal Sunny Howard (Ph.D. Investigador en el Departamento de Física, la Universidad de Oxford y el científico visitante a Ludwig - Maximilian University of Munich) dijo: "Nuestro enfoque habilita, por primera vez, la captura completa de un estado ultra -} intenso láser en el pulso de láser intenso en el tiempo real-, incluyendo su estado de polarización ultra.
"Esto no solo proporciona información sin precedentes sobre las interacciones de materia láser -, sino que también allana el camino para optimizar los sistemas láser de potencia {}}} de una manera que anteriormente era imposible".
La técnica se probó con éxito en el Atlas - 3000 Petawatt - láser de clase en Alemania, donde reveló pequeñas distorsiones y cambios de olas en el pulso láser que anteriormente eran imposibles de medir en tiempo real -}, lo que permitió al equipo de investigación ajustar el instrumento.
Estas distorsiones, conocidas como acoplamientos temporales de Spatio -, pueden afectar significativamente el rendimiento de los altos experimentos de láser de intensidad -}.
Al proporcionar retroalimentación de tiempo -, Raven permite ajustes inmediatos, mejorando la precisión y eficiencia de los experimentos en física de plasma, aceleración de partículas y alta ciencia de densidad de energía -}. También da como resultado un ahorro de tiempo significativo, ya que no se requieren múltiples tomas para caracterizar completamente las propiedades del pulso láser.
La técnica también proporciona una nueva ruta potencial para realizar dispositivos de energía de fusión inercial en el laboratorio - Un paso de puerta de entrada clave para generar energía de fusión a una escala suficiente para alimentar sociedades. Los dispositivos de energía de fusión inercial usan pulsos láser intensos ultra - para generar partículas altamente energéticas dentro de un plasma, que luego se propagan en el combustible de fusión.
Este concepto de "calefacción auxiliar" requiere un conocimiento preciso de la intensidad de pulso láser enfocado para apuntar para optimizar el rendimiento de fusión, uno ahora proporcionado por Raven. Los láseres enfocados también podrían proporcionar una sonda poderosa para la nueva física -, por ejemplo, generando fotón - dispersión de fotones en un vacío dirigiendo dos pulsos entre sí.
CO - Autor Profesor Peter Norreys (Departamento de Física, Universidad de Oxford), dice: "Cuando la mayoría de los métodos existentes requerirían cientos de tomas, Raven logra una espaciada completa - Caracterización temporal de un pulso láser en solo una. Ultra - aplicaciones láser intensas, prometiendo empujar los límites de la ciencia y la tecnología láser.
CO - Autor Dr. Andreas Döpp (Facultad de Física, Ludwig - Maximilians - University Munich y visitando a los científicos a Atomic y Láser Física, Universidad de Oxford) ", acorta después de que nos unió a Munich en Munich para un año, finalmente hizo clic en el Bello Beautiful. Los pulsos ultra - intensos se limitan a un espacio y tiempo tan pequeño cuando se enfoca, hay límites fundamentales sobre la cantidad de resolución que realmente se necesita para realizar este tipo de diagnóstico.
"Este era un cambio de juego - y significaba que podíamos usar microlensas, haciendo que nuestra configuración sea mucho más simple".
Mirando hacia el futuro, los investigadores esperan expandir el uso de Raven a una gama más amplia de instalaciones láser y explorar su potencial para optimizar la investigación de energía de fusión inercial, láser - Aceleradores de partículas y alto {{1 1}} Experimentos de electrodinámicos cuantianos de campo.
