オックスフォード大学の科学者は、単一の測定で超-激しいレーザーパルスの完全な構造をキャプチャするための先駆的な方法を発表しました。ルートヴィヒ-ミクシミリアン大学とマックスプランクの量子光学研究所との緊密なコラボレーションで公開されたブレークスルーは、光-物質相互作用を制御する能力に革命をもたらす可能性があります。
これには、新しい形態の物理学の研究や、融合エネルギー研究に必要な極端な強度を実現するなど、多くの分野で変革的な用途があります。結果はに公開されています自然フォトニクス.
Ultra -激しいレーザーは、電界の単一振動（または「波のサイクル」）内で電子を-近くの光速度に加速でき、極端な物理学を研究するための強力なツールになります。ただし、それらの急速な変動と複雑な構造により、その特性の実際の-時間測定は困難になります。
これまで、既存の技術は通常、完全な画像を組み立てるために何百ものレーザーショットを必要とし、これらの極端な光パルスの動的な性質をキャプチャする能力を制限していました。
オックスフォード大学物理学部とルートヴィヒ-マクシミリアン大学ミュンヘンのマクシミリアン大学の研究者が共同で主導した新しい研究は、Raven（-}--のベクター電気電子の時間獲得）という名前の新しいシングル-ショット診断技術について説明しています。この方法により、科学者は、高精度で個々のウルトラ-強いレーザーパルスの完全な形状、タイミング、およびアライメントを測定できます。
レーザーパルスの動作を完全に把握することで、多くの分野でパフォーマンスの向上に革命をもたらす可能性があります。たとえば、科学者は-レーザーシステムを実際の-時間で微調整することができます（たまに発射するレーザーでも）実験的現実と理論モデルの間のギャップを埋め、コンピューターモデルとAI -駆動のシミュレーションのより良いデータを提供できます。
このメソッドは、レーザービームを2つの部分に分割することで機能します。これらの1つは、レーザーの色（波長）が時間の経過とともにどのように変化するかを測定するために使用され、他の部分は複屈折材料を通過します（光を異なる偏光状態で分離します）。マイクロレンズアレイ（小さなレンズのグリッド）は、レーザーパルスの波面（形状と方向）がどのように構造化されるかを記録します。
情報は、コンピュータープログラムがレーザーパルスの完全な構造を再構築する単一の画像でキャプチャする専門の光学センサーによって記録されます。
主任研究者のサニー・ハワード（オックスフォード大学物理学部の研究者、訪問科学者の科学者のルートヴィヒ-ミクシミリアン大学ミュンヘン大学）は、「私たちのアプローチは、初めて、{3}}激しいレーザーパルスを初めてキャプチャすることを可能にします。
「これは、レーザー{-物質相互作用に関する前例のない洞察を提供するだけでなく、以前は不可能だった方法で高-パワーレーザーシステムを最適化する方法も舗装します。」
この手法は、ドイツのAtlas - 3000 Petawatt -クラスレーザーで正常にテストされ、以前は-時間を測定することが不可能であったレーザーパルスのわずかな歪みと波のシフトを明らかにし、研究チームが機器を細かく調整できるようにしました。
Spatio -時間的カップリングとして知られるこれらの歪みは、高-強度レーザー実験の性能に大きな影響を与える可能性があります。
実際の-時間フィードバックを提供することにより、Ravenは即時の調整を可能にし、血漿物理学、粒子加速、および高-エネルギー密度科学における実験の精度と効率を改善します。また、レーザーパルスの特性を完全に特徴付けるために複数のショットが必要ないため、大幅な時間節約にもなります。
この手法は、実験室の慣性融合エネルギー装置を実現するための潜在的な新しいルートを提供します{-社会に電力を供給するのに十分な規模で融合エネルギーを生成するためのキーゲートウェイステップ。慣性融合エネルギーデバイスは、ウルトラ-強いレーザーパルスを使用して、プラズマ内で高エネルギー粒子を生成し、融合燃料に伝播します。
この「補助加熱」概念には、現在レイヴンが提供する融合収率を最適化するためにターゲットをターゲットにするために、フォーカスされたレーザーパルス強度の正確な知識が必要です。集中レーザーは、たとえば、2つのパルスを互いに誘導することにより、真空中の光子-光子散乱を生成する新しい物理学の強力なプローブを提供することもできます。
Co -著者Peter Norreys教授（オックスフォード大学物理学部）は、「ほとんどの既存の方法で数百のショットが必要な場合、Ravenはレーザーパルスの完全なSpatio -の時間的特性評価を達成します。 ultra -激しいレーザーアプリケーションは、レーザー科学技術の境界を推進することを約束します。
co -著者アンドレアス・ドップ博士（物理学部、ルートヴィヒ-マキシミリアン-ミュンヘン大学ミュンヘン大学と訪問科学者とアトミックとレーザー物理学への訪問科学者、オックスフォード大学）が追加します。 Ultra -強いパルスは、集中しているときにこのような小さな空間と時間に限定されます。このタイプの診断を実行するために実際に必要な分解能に基本的な制限があります。
「これはゲーム{-チェンジャーであり、マイクロレンズを使用してセットアップをはるかに簡単にすることができました。」
先を見据えて、研究者たちは、レイヴンの使用をより広範なレーザー施設に拡大し、慣性融合エネルギー研究、レーザー-駆動粒子加速器、および高-フィールド量子電力学実験の最適化におけるその可能性を調査したいと考えています。
