能夠反射或操縱光的激光驅(qū)動(dòng)“鏡子”已經(jīng)在斯特拉斯克萊德大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究中產(chǎn)生。

“鏡子”只存在了一段時(shí)間，但可以幫助將超高功率激光器的尺寸減小到大學(xué)地下室的大小，目前超高功率激光器占據(jù)飛機(jī)庫大小的建筑物。

它們有潛力發(fā)展成各種基于等離子體的高損傷閾值光學(xué)元件，可能導(dǎo)致小尺寸、超高功率、超短脈沖激光系統(tǒng)。

生產(chǎn)反射鏡和其他光學(xué)元件的新方法為開發(fā)下一代高功率激光器指明了道路，從數(shù)百拍瓦（10¹⁵瓦）到艾瓦（10¹⁸瓦）。

這項(xiàng)新研究已發(fā)表在《通信物理學(xué)》上。

研究等離子體光子結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)裝置

斯特拉斯克萊德物理系的Dino Jaroszynski教授領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。他說：“高功率激光器是使醫(yī)學(xué)，生物學(xué)，材料科學(xué)，化學(xué)和物理學(xué)許多領(lǐng)域的研究成為可能的工具。

“更廣泛地使用高功率激光器將改變科學(xué)的完成方式;一所大學(xué)可以以合理的價(jià)格將這些工具放在一個(gè)房間里，放在桌面上。

“這項(xiàng)工作通過提出制造光學(xué)元件的新方法，顯著推進(jìn)了高功率激光器的最新技術(shù)，這些光學(xué)元件比現(xiàn)有元件更堅(jiān)固，而且是瞬態(tài)的，這使得它們獨(dú)一無二。

“這更緊湊，更堅(jiān)固，可以提供高功率激光器的范式轉(zhuǎn)變，這將刺激新的研究方向。提出的新方法也將引起開發(fā)和使用高功率激光器的多元化社區(qū)的廣泛興趣。

“該小組現(xiàn)在正計(jì)劃進(jìn)一步的原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，以證明等離子體光學(xué)元件的穩(wěn)健性和保真度。

這項(xiàng)新研究已經(jīng)生產(chǎn)了使用反向傳播激光束的分層等離子體鏡。等離子體是完全電離的氣體，構(gòu)成了可見宇宙的絕大多數(shù)。反向傳播的激光束在等離子體中產(chǎn)生拍波，將電子和離子驅(qū)動(dòng)成規(guī)則的分層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)充當(dāng)非常堅(jiān)固的高反射率鏡。

這面鏡子只是短暫地存在，只有幾皮秒——不到1/100，000，000，000，000秒——它的幽靈般的存在使非常強(qiáng)烈的激光能夠被反射或操縱。

瞬態(tài)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(jié)構(gòu)，直徑只有幾毫米。它有可能發(fā)展成各種基于等離子體的高損傷閾值光學(xué)元件，可能導(dǎo)致小尺寸、超高功率、超短脈沖激光系統(tǒng)。

斯特拉斯克萊德的Gregory Vieux博士與Jaroszynski教授一起在科學(xué)技術(shù)設(shè)施委員會(huì)（STFC）盧瑟福阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室（RAL）設(shè)計(jì)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他說：“這種生產(chǎn)瞬態(tài)堅(jiān)固等離子鏡的新方法可以徹底改變加速器和光源，因?yàn)樗鼘⑹顾鼈兎浅＞o湊，能夠產(chǎn)生超短持續(xù)時(shí)間的超強(qiáng)光脈沖， 比任何其他方式都短得多。

“等離子體可以承受高達(dá)每平方厘米10¹⁸瓦的強(qiáng)度，這比傳統(tǒng)光學(xué)器件的損壞閾值高出四五個(gè)數(shù)量級(jí)。這將使光學(xué)元件的尺寸減小兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)，將米大小的光學(xué)器件縮小到毫米或厘米。

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