Bħala sors ta 'enerġija uniku, is-super lasers għandhom rwol ewlieni f'ħafna aspetti bħar-riċerka xjentifika, l-industrija u l-mediċina. Sabiex jinkisbu impulsi tal-lejżer ta 'intensità għolja, ir-raġġi ġeneralment jikkonverġu għal daqs żgħir ħafna fl-ispazju, u wara li jikkonverġu, dawn jiddevjaw malajr minħabba effetti ta' diffrazzjoni. Madankollu, f'żoni bħall-aċċelerazzjoni bil-laser wakefield, il-lasers huma meħtieġa li jżommu intensità għolja tad-dawl fuq distanza konsiderevoli. Studju mmexxi minn Marlene Turner, xjenzata fil-Laboratorju Nazzjonali Lawrence Berkeley (LBNL), jestendi għal dan il-qasam.
Fl-aċċelerazzjoni tal-wakefield tal-lejżer, il-lejżer super-użat jintuża biex jeċita l-mewġ elettrostatiku fil-plażma, u l-partiċelli ċċarġjati jistgħu jiġu aċċellerati fil-mewġ elettrostatiku, simili għan-surfing fuq il-baħar. L-iktar karatteristika speċjali ta 'dan it-tip ta' aċċeleratur hija li d-distanza ta 'aċċelerazzjoni meħtieġa għal partiċelli ċċarġjati biex jiksbu ċertu ammont ta' enerġija hija eluf ta 'drabi iqsar minn dik ta' metodi ta 'aċċelerazzjoni tradizzjonali. Madankollu, jekk ir-raġġ tal-lejżer mhuwiex iggwidat, se jinfirex ftit wara l-enfasi, u jnaqqas ħafna l-intensità tal-polz tal-lejżer u d-distanza ta 'aċċelerazzjoni li tista' ssuq il-kamp ta 'qawmien ta' intensità għolja. Għalhekk, it-tqassir tad-distanza ta 'l-aċċelerazzjoni jikkawża li l-partiċelli ma jiksbux l-aħjar enerġija ta' l-aċċelerazzjoni.
Għal impulsi ta 'intensità baxxa, is-soluzzjoni għad-diffrazzjoni hija fibra ottika tal-ħġieġ, li tista' tiggwida r-raġġ tal-lejżer għal eluf ta 'kilometri, iżda lasers ta' intensità għolja jistgħu jagħmlu ħsara lill-fibra ottika. F’artiklu fit-tieni ħarġa tax-Xjenza u l-Inġinerija tal-Lejżer ta ’Qawwa Għolja 2021, il-Professur Marlene Turner u oħrajn studjaw il-fibra tal-plażma użata għal lasers li jaħdmu b’super. Il-plażma tista 'tnaqqas l-effett ta' diffrazzjoni u tiggwida r-raġġ tal-lejżer biex testendi d-distanza ta 'trasmissjoni ta' intensità għolja tagħha. . It-tim tar-riċerka wera l-itwal kapillari ta 'skariku ta' kwalità għolja ta '40 cm s'issa.
Il-gwida tal-mewġ tal-plażma kif tiggwida l-lejżer? Il-lenti jew il-fibra ottika jistgħu jgħawġu d-dawl tal-lejżer permezz tad-distribuzzjoni tal-indiċi refrattiv l-aktar b'saħħtu fiċ-ċentru. Għall-plażma, jinkiseb bl-inqas distribuzzjoni tad-densità tal-elettroni fiċ-ċentru. Żieda gradwali fid-distribuzzjoni tad-densità tal-elettroni fid-direzzjoni radjali twassal għal żieda gradwali fl-indiċi refrattiv fid-direzzjoni radjali, li hija bħal lenti super-powered jew tubu tal-lejżer għal-lejżers ta 'qawwa għolja.
Kif tista 'tiġi ġġenerata plażma bħal din? Numru ta 'teknoloġiji ġew implimentati s'issa. F'din id-dokument, ir-riċerkaturi użaw tubu kapillari taż-żaffir mimli bil-gass b'elettrodi konnessi maż-żewġt itruf. Il-plażma hija ġġenerata minn skariku ta 'vultaġġ għoli. Il-kurrent tal-ħatt isaħħan il-plażma u jibred ħdejn il-ħajt tat-tubu, u jagħmel it-temperatura eqreb lejn il-ħajt tat-tubu aktar baxxa. Minħabba li l-pressjoni ta 'l-arja hija bbilanċjata, id-densità ta' l-elettroni miċ-ċentru sat-truf tiżdied gradwalment, li tirriżulta fi gwida tal-mewġ super qawwija biex tiggwida r-raġġ tal-lejżer.
B'differenza minn lenti statika tal-ħġieġ jew fibra ottika, il-gwida tal-mewġa plasmonika hija stabbilita mill-ġdid kull impuls. Għalhekk, ir-riċerkaturi studjaw fid-dettall il-bidliet fil-parametri ta 'kull skarika u wrew stabbiltà u ripetibbiltà eċċellenti. Dan huwa importanti ħafna għar-raġġ ta 'aċċelerazzjoni b'bidliet b'ħafna parametri fl-aċċelerazzjoni tal-kamp ta' riattivazzjoni tal-lejżer. Ir-riċerkaturi sabu li l-bidla tal-parametri tal-gwida tal-mewġ fi proċessi ta 'skarika differenti hija inqas minn 1%, u d-distribuzzjoni tad-densità f'kull kanal hija viċin ħafna. Dan ifisser li kull impuls tal-lejżer jivvjaġġa bl-istess mod tul l-istess triq fil-gwida tal-mewġ.
& quot; Dan ix-xogħol juri li t-tubu kapillari jista 'jiġġenera plażma stabbli ħafna, li jindika li l-varjazzjonijiet osservati fil-prestazzjoni tal-aċċeleratur huma prinċipalment dovuti għall-varjazzjonijiet tal-laser drive, u kontroll tal-feedback tal-laser immedjat ħafna huwa meħtieġ biex jiżgura stabbiltà." It-teknoloġija tal-aċċeleratur California LBNL Dr Cameron Geddes, Direttur tad-Dipartiment tal-Fiżika Applikata, ta l-kummenti ta 'hawn fuq dwar dan ix-xogħol.
Il-kontroll preċiż tal-forma tal-lenti tal-ħġieġ jiddetermina l-prestazzjoni ottika, iżda hija sfida li tikkontrolla l-plażma għall-istess livell. Idealment, id-distribuzzjoni tad-densità tal-elettroni hija parabolika, iżda fil-fatt m'għadhiex parabola 'l bogħod mill-assi tal-kanal. Ir-riċerkaturi sabu li dan huwa importanti ħafna fil-plażma bħala sistema ta 'teleskopju biex iżżid il-punt fokali tar-raġġ. Permezz ta 'kontroll preċiż ħafna, ir-riċerkaturi f'din il-karta jużaw plażma parabolika mqassma ħdejn il-post fokali tal-lejżer biex jiggwidaw il-lejżer, sabiex il-kwalità tar-raġġ ma tonqosx matul il-propagazzjoni tar-raġġ. Il-gwida tal-mewġ kapillari ta 'skarika kisbet elettroni ta' enerġija għolja fl-aċċeleratur tal-laser wakefield. Il-gwida tal-mewġa twila 40 cm żviluppata mit-tim tar-riċerka hija mistennija li timbotta l-enerġija cut-off għal livell ogħla.
