შეცვალეთ ზეძლიერი ულტრამოკლე ლაზერის იმპულსის სიჩქარე

პულსის სიჩქარის შეცვლაზეძლიერი ულტრამოკლე ლაზერი

სუპერულტრამოკლე ლაზერები ზოგადად გულისხმობენ ლაზერულ იმპულსებს, რომელთა იმპულსის სიგანე ათობით და ასეულობით ფემტოწამია, პიკური სიმძლავრე ტერავატი და პეტავატია, ხოლო მათი ფოკუსირებული სინათლის ინტენსივობა აღემატება 1018 ვტ/სმ2-ს. სუპერულტრამოკლე ლაზერს და მის მიერ გენერირებულ სუპერგამოსხივების წყაროს და მაღალი ენერგიის ნაწილაკების წყაროს გამოყენების ფართო სპექტრი აქვს მრავალ საბაზისო კვლევის მიმართულებაში, როგორიცაა მაღალი ენერგიის ფიზიკა, ნაწილაკების ფიზიკა, პლაზმის ფიზიკა, ბირთვული ფიზიკა და ასტროფიზიკა, ხოლო სამეცნიერო კვლევის შედეგები შეიძლება გამოყენებულ იქნას შესაბამის მაღალტექნოლოგიურ ინდუსტრიებში, სამედიცინო ჯანდაცვაში, გარემოსდაცვით ენერგეტიკასა და ეროვნული თავდაცვის უსაფრთხოებაში. 1985 წელს ჭიკჭიკული იმპულსების გამაძლიერებელი ტექნოლოგიის გამოგონების შემდეგ, მსოფლიოში პირველი ბიტვატის გაჩენა დაიწყო.ლაზერი1996 წელს და მსოფლიოში პირველი 10-ვატიანი ლაზერის 2017 წელს დასრულების შემდეგ, წარსულში სუპერულტრამოკლე ლაზერის ფოკუსი ძირითადად „ყველაზე ინტენსიური სინათლის“ მიღწევაზე იყო ორიენტირებული. ბოლო წლებში კვლევებმა აჩვენა, რომ სუპერლაზერული იმპულსების შენარჩუნების პირობებში, თუ სუპერულტრამოკლე ლაზერის იმპულსის გადაცემის სიჩქარის კონტროლი შესაძლებელია, ზოგიერთ ფიზიკურ გამოყენებაში ორჯერ მეტი ძალისხმევით, შესაძლოა, ორჯერ მეტი შედეგი მივიღოთ, რაც, სავარაუდოდ, სუპერულტრამოკლე ლაზერის მასშტაბებს შეამცირებს.ლაზერული მოწყობილობები, მაგრამ გააუმჯობესებს მის ეფექტს მაღალი ველის ლაზერული ფიზიკის ექსპერიმენტებში.

ულტრაძლიერი ულტრამოკლე ლაზერის იმპულსური ფრონტის დამახინჯება
შეზღუდული ენერგიის პირობებში პიკური სიმძლავრის მისაღებად, იმპულსის სიგანე მცირდება 20~30 ფემტოწამამდე გაძლიერების გამტარობის გაზრდით. მიმდინარე 10-ნისკარტიანი ულტრამოკლე ლაზერის იმპულსური ენერგია დაახლოებით 300 ჯოულია და კომპრესორის ბადის დაბალი დაზიანების ზღვარი სხივის აპერტურას ზოგადად 300 მმ-ზე მეტს ხდის. 20~30 ფემტოწამიანი იმპულსის სიგანისა და 300 მმ აპერტურისგან შემდგარი იმპულსური სხივი ადვილად იტანს სივრცულ-დროებით შეერთების დამახინჯებას, განსაკუთრებით იმპულსური ფრონტის დამახინჯებას. სურათი 1 (ა) გვიჩვენებს იმპულსური ფრონტისა და ფაზური ფრონტის სივრცულ-დროით განცალკევებას, რაც გამოწვეულია სხივის როლის დისპერსიით, ხოლო პირველი აჩვენებს „სივრცულ-დროით დახრილობას“ მეორესთან შედარებით. მეორე არის უფრო რთული „სივრცულ-დროის გამრუდება“, რომელიც გამოწვეულია ლინზების სისტემით. სურათი 1 (ბ) გვიჩვენებს იდეალური იმპულსური ფრონტის, დახრილი იმპულსური ფრონტის და მოხრილი იმპულსური ფრონტის გავლენას სამიზნეზე სინათლის ველის სივრცულ-დროით დამახინჯებაზე. შედეგად, ფოკუსირებული სინათლის ინტენსივობა მნიშვნელოვნად მცირდება, რაც არ უწყობს ხელს ულტრამოკლე ლაზერის ძლიერ ველზე გამოყენებას.

სურ. 1 (ა) პრიზმისა და ბადის მიერ გამოწვეული იმპულსის ფრონტის დახრილობა და (ბ) იმპულსის ფრონტის დამახინჯების გავლენა სამიზნეზე არსებულ სივრცე-დროის სინათლის ველზე.

ულტრა ძლიერი პულსის სიჩქარის კონტროლიულტრამოკლე ლაზერი
ამჟამად, ბრტყელი ტალღების კონუსური სუპერპოზიციით წარმოქმნილმა ბესელის სხივებმა მაღალი ველის ლაზერულ ფიზიკაში გამოყენებადი ღირებულება აჩვენა. თუ კონუსურად გადაფარებულ იმპულსურ სხივს აქვს ღერძული სიმეტრიული იმპულსური ფრონტის განაწილება, მაშინ გენერირებული რენტგენის ტალღის პაკეტის გეომეტრიული ცენტრის ინტენსივობა, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 2-ში, შეიძლება იყოს მუდმივი ზესინათლისმიერი, მუდმივი ქვესინათლისმიერი, აჩქარებული ზესინათლისმიერი და შენელებული ქვესინათლისმიერი. დეფორმირებადი სარკისებრი და ფაზური ტიპის სივრცითი სინათლის მოდულატორის კომბინაციასაც კი შეუძლია იმპულსური ფრონტის თვითნებური სივრცულ-დროითი ფორმის შექმნა და შემდეგ თვითნებური კონტროლირებადი გადაცემის სიჩქარის შექმნა. ზემოთ აღნიშნული ფიზიკური ეფექტი და მისი მოდულაციის ტექნოლოგია იმპულსური ფრონტის „დამახინჯებას“ იმპულსური ფრონტის „კონტროლად“ გარდაქმნის და შემდეგ ულტრაძლიერი ულტრამოკლე ლაზერის გადაცემის სიჩქარის მოდულირების მიზნის რეალიზებას უწყობს ხელს.

სურ. 2 სუპერპოზიციით წარმოქმნილი (ა) სინათლეზე მუდმივი სისწრაფის, (ბ) სინათლეზე მუდმივი სიჩქარით მოძრაობის, (გ) სინათლეზე სწრაფი აჩქარების და (დ) შენელებული სინათლეზე მოძრაობის სინათლის იმპულსები განლაგებულია სუპერპოზიციის რეგიონის გეომეტრიულ ცენტრში.

მიუხედავად იმისა, რომ იმპულსური ფრონტის დამახინჯების აღმოჩენა ულტრა-ულტრამოკლე ლაზერზე ადრე მოხდა, ის ფართოდ იყო განხილული ულტრა-მოკლე ლაზერის განვითარებასთან ერთად. დიდი ხნის განმავლობაში ეს ხელს არ უწყობდა ულტრა-მოკლე ლაზერის ძირითადი მიზნის - ულტრა-მაღალი ფოკუსირებული სინათლის ინტენსივობის - რეალიზებას და მკვლევარები მუშაობდნენ სხვადასხვა იმპულსური ფრონტის დამახინჯების ჩახშობაზე ან აღმოფხვრაზე. დღეს, როდესაც „იმპულსური ფრონტის დამახინჯება“ განვითარდა „იმპულსური ფრონტის კონტროლში“, მიღწეულია ულტრა-მოკლე ლაზერის გადაცემის სიჩქარის რეგულირება, რაც ქმნის ახალ საშუალებებს და შესაძლებლობებს ულტრა-მოკლე ლაზერის მაღალი ველის ლაზერულ ფიზიკაში გამოყენებისთვის.