這些“鏡子”只存在一段時間,但可以讓超高功率激光器的尺寸足夠小,就像世界上第一臺計算機與我們現在的計算機。目前,超高功率激光占用的地方比飛機庫還要大。未來超高功率激光器有潛力被開發成各種基于等離子體的、高損傷閾值的光學元件,這些元件將小型化甚至微型化,小占地面積、超高功率、超短脈沖激光系統將幫助科學家更方便更有效率的研究。生產反射鏡和其他光學元件的新方法為開發下一代高功率激光器指明了方向,從數百PB(1015瓦)到8 EB(1018瓦)。
英國,美國,韓國等聯合團隊科學家們解釋說:“高功率激光器是在醫學、生物、材料科學、化學和物理等許多領域進行研究的工具。讓高功率激光器更廣泛地使用將改變科學的工作方式,所有大學可以在一個房間里,在桌面上,以合理的價格擺放這些工具。我們的工作通過提出新的制造光學元件的方法,大大提高了高功率激光器的最新水平,這些光學元件比現有元件更堅固,而且是瞬態的,這使得它們獨一無二。這是一種更緊湊、更強大的方法,可以為高功率激光器提供一種范式轉變,這將激發新的研究方向。”
這項新的研究利用反向傳播激光束制作了層狀等離子體反射鏡。等離子體是完全電離的氣體,構成了可見宇宙的絕大部分。反向傳播的激光束在等離子體中產生拍頻波,將電子和離子驅動成規則的層狀結構,這是一種非常堅固、高反射率的反射鏡。這面鏡子只短暫地存在幾皮秒,它幽靈般的存在使得非常強烈的激光能夠被反射或操縱。
瞬態層狀等離子體被稱為體積布拉格光柵,類似于晶體中的布拉格結構,直徑只有幾毫米。它有潛力被開發成各種基于等離子體的、高損傷閾值的光學元件,這些元件將幫助科學家制造下一代小占地面積、超高功率、超短脈沖激光系統。
“這種新的制造瞬態強等離子體反射鏡的方法將徹底改變加速器和光源,因為它將使它們非常緊湊,能夠產生超短持續時間的超強光脈沖,比任何其他方法都能輕易產生的短得多。等離子體可以承受每平方厘米1018瓦的強度,這比傳統光學器件的損壞閾值高出四到五個數量級。這將使光學元件的尺寸減小兩到三個數量級,使米級光學器件縮小到毫米或厘米。”科學家們解釋說。
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