超短脈沖超高能超強(qiáng)激光是探索物理學(xué)、宇宙學(xué)、材料科學(xué)等未知領(lǐng)域的有力工具。憑借啁啾脈沖放大(CPA)技術(shù)，目前的記錄已經(jīng)達(dá)到10拍瓦(petawatts)。

在最近發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》上的一項(xiàng)研究中，大阪大學(xué)的研究人員提出了下一代超強(qiáng)激光器的概念，其模擬峰值功率高達(dá)1艾瓦級(jí)(exawatt)

目前，全世界千兆瓦激光器的設(shè)施規(guī)模很大，項(xiàng)目投資也很高。超強(qiáng)激光的未來(lái)在于通過(guò)壓縮脈沖持續(xù)時(shí)間而不是增加脈沖能量來(lái)進(jìn)一步增加峰值功率。

在以前的研究中(OSA Continuum，DOI: 10.1364/OSAC.2.001125)，該小組開發(fā)了一種新的設(shè)計(jì)——廣角非共線光學(xué)參量啁啾脈沖放大(WNOPCPA)，以增加放大的光譜并相應(yīng)地減少壓縮脈沖。

WNOPCPA的關(guān)鍵機(jī)制是通過(guò)使用對(duì)應(yīng)于不同放大光譜的多光束泵浦來(lái)增加總帶寬。

在新改進(jìn)的設(shè)計(jì)中，通過(guò)使用雙光束泵浦WNOPCPA和精心優(yōu)化的相位匹配，完全避免了泵浦干擾，并實(shí)現(xiàn)了具有兩個(gè)寬光譜的超寬帶帶寬，導(dǎo)致< 10 fs的高能激光放大。

當(dāng)這種激光器與后壓縮技術(shù)相結(jié)合時(shí)，由非線性效應(yīng)引起的光譜展寬顯著增強(qiáng)，并且模擬顯示最高峰值功率的記錄可以被推到艾瓦級(jí)。

研究人員稱這種設(shè)計(jì)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):一個(gè)是WNOPCPA中的超寬帶放大，另一個(gè)是后壓縮中非線性光譜展寬的增強(qiáng)。這項(xiàng)研究可能會(huì)為進(jìn)一步提高激光峰值功率提供一種可能的方法，甚至可以達(dá)到艾瓦級(jí)。

編譯/前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人APP資訊組