孟買塔塔基礎研究所(Tata Institute of Fundamental Research)開創(chuàng)了一種全面測量超高功率、超短激光脈沖的方法。相關論文發(fā)表在《光學》(Optica)雜志上。

激光是現(xiàn)代世界的奇跡，它產(chǎn)生了人類已知的最短時間脈沖。不僅如此，它還提供了一種在極短的持續(xù)時間內(nèi)聚集大量光能的方法，從而產(chǎn)生了天文數(shù)字般的巨大“峰值”功率，其量級是全球總耗電量的數(shù)千倍。

然而，測量這些脈沖的時間形狀并非易事，雖然科學家們在過去幾十年里已經(jīng)設計出了巧妙的方法，但仍然存在一些重大挑戰(zhàn)。

首先，短脈沖在通過介質(zhì)時會產(chǎn)生時間畸變。而且功率越大，這些畸變就越嚴重。

另一個主要的復雜問題與激光束本身不同點的脈沖時間曲線有關。通常情況下，科學家們可能不會在意光束空間范圍內(nèi)的這些變化，而是假設其具有單一的時間輪廓。

然而，光束越大和/或在介質(zhì)中穿過的長度越長，這些扭曲就越嚴重，脈沖就會發(fā)生顯著變化。而在超高峰值功率下，必須知道光束空間范圍內(nèi)不同點的時間長度。

TIFR 團隊使用專門設計的儀器來測量超短激光光束中各空間點的時間曲線。為此，他們在光束的不同空間位置同時使用了一種名為 "光譜干涉儀 "的光學技術。研究小組與瑞典于默奧大學合作開展了這項研究。

隨著科學界向著前所未有的激光峰值功率(數(shù)萬兆瓦)邁進，激光束的直徑將達到幾十厘米，這種方法不僅非常有用，而且非常必要。

這些超高功率激光每隔一段時間就會發(fā)射一次脈沖--在數(shù)秒/數(shù)分鐘/數(shù)小時內(nèi)發(fā)射一次。早期的測量技術需要對多個脈沖進行采樣，然后才能估算脈沖輪廓，非常麻煩。

TIFR 的進步也解決了這個問題。它適用于單脈沖。

由于激光峰值功率急劇上升，普通的固體光學元件無法承受，因為它們會被電離擊穿。因此，該技術正朝著利用電離物質(zhì)或“等離子體”本身來設計這些光學元件的方向發(fā)展。而這些等離子體可能非常不穩(wěn)定，會導致入射脈沖的時空剖面進一步扭曲。TIFR 方法非常適合測量這些畸變。

所有超高峰值功率激光器的一次性解決方案?這就是我們的承諾。

審核編輯 黃宇