激光网
当前位置: 主页 > 资讯 > >> 正文

思克莱德大学成功搭建出了激光驱动的“反射镜”

2023-02-02 16:07 来源:中国光学期刊网     

  图1 Dino Jaroszynski教授研究等离子体光子结构的实验装置,该装置位于英国卢瑟福国家实验室激光中心

  由思克莱德大学所主导的一项研究,成功搭建出了激光驱动的“反射镜”,能够反射或操纵光线。

  这种反射镜的存在时间非常短,但是用处却非常大:它能将通常体积约飞机库般大小的超高功率激光器缩减到学校地下室大小,且有望用于制造各类基于等离子体的高损伤阈值光学元件,并最终用于制造占地面积小的超高功率、超短脉冲激光系统。

  这种用激光制造反射镜和其他光学元件的新方法,为开发下一代百拍瓦(10的15次方瓦)级甚至艾瓦(10的18次方瓦)级高功率激光器奠定了基础。

  此项研究发表于Communications Physics。

  此项研究由思克莱德大学物理系的Dino Jaroszynski教授领导。他说:“高功率激光器是许多领域中不可或缺的研究工具,如医学、生物学、材料科学、化学和物理学等。降低高功率激光器成本、使其能够得到更广泛的应用,将会极大地改变科学研究方式——任何一所大学都能以合理的价格购买到一台体积一间房间大小、甚至能放在桌面上的高功率激光器。”

  “这项工作提出了一种制造光学元件的新方法,极大地推动了高功率激光器的发展;所制造的光学元件比现有元件更耐用,而且具有独特的瞬态特性,改变了现有高功率激光器的模式,将会刺激新的研究方向发展。研究中所提出的新方法对研发和使用高功率激光器的研究群体具有重要意义。”

  “我们研究小组目前正在计划进一步的原理验证实验,以证明等离子体光学元件的耐久性和精确性。”

  这项新研究使用对向传播的激光束生成了层状等离子体反射镜。等离子体是完全电离的气体,可见宇宙的大部分都是等离子体。对向传播的激光束在等离子体中产生拍波,扰动电子和离子,将其分成了规则的层状结构,就像非常坚固、高反射率的反射镜。

  这种反射镜只能存在几皮秒(不到10的14次方分之一秒)的短暂时间。这种短暂存在的分层结构能够反射或者操纵高功率的激光,被称为体布拉格光栅。这种结构类似于晶体中的布拉格结构,直径只有几毫米,有望用于制造各种基于等离子体的高损伤阈值光学元件,助推占地面积小的超高功率、超短脉冲激光系统的研发。

  思克莱德大学的Gregory Vieux博士与Jaroszynski教授一起设计并在英国科学与技术设施委员会的卢瑟福·阿普尔顿实验室进行了实验。

  他说:“这种产生瞬态强等离子体发射镜的新方法有可能会彻底改变加速器和光源设施,因为这种方法有望大大压缩加速器和光源的体积、使其能够产生比其他方法都短的多的超短时间、超强的光脉冲。”

  “等离子体能承受高达每平方厘米10的18次方瓦的强度,比传统光学系统的损坏阈值高4到5个数量级。利用这一点能将光学元件的体积缩小两到三个数量级,几米大小的光学元件可被缩小到毫米或厘米级。”

免责声明: 激光网遵守行业规则,本站所转载的稿件都标注作者和来源。 激光网原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源“激光网”, 不尊重本站原创的行为将受到激光网的追责,转载稿件或作者投稿可能会经编辑修改或者补充, 如有异议可投诉至:Email:342 4350 938@qq.com