Figura:Concepto para láseres de clase exavatio. Crédito:Universidad de Osaka
Los láseres ultra intensos con pulsos ultracortos y energías ultraaltas son herramientas poderosas para explorar incógnitas en física. cosmología, ciencia material, etc. Con la ayuda de amplificación de pulso chirrido (CPA) (Premio Nobel de Física 2018), el récord actual ha alcanzado los 10 petavatios (o 10 dieciséis Watts). En un estudio publicado recientemente en Informes científicos , Investigadores de la Universidad de Osaka propusieron un concepto para láseres ultra intensos de próxima generación con una potencia máxima simulada hasta la clase de exavatios (1 exavatio equivale a 1000 petavatios).
El laser que fue inventado por el Dr. T. H. Maiman en 1960, tiene una característica importante de alta intensidad (o alta potencia pico para láseres de pulso):Históricamente, La potencia máxima del láser ha experimentado un desarrollo en dos etapas. Justo después del nacimiento del láser, Las tecnologías de conmutación Q y bloqueo de modo aumentaron la potencia máxima del láser a kilovatios (10 3 Watt) y gigavatio (10 9 Watt) niveles. Después de que Gérard Mourou y Donna Strickland inventaran la tecnología CPA en 1985, mediante el cual se evitaron daños materiales y no linealidad óptica, La potencia máxima del láser se incrementó drásticamente a teravatios (10 12 vatios) y petavatios (10 15 vatios) niveles. Hoy dia, Se han demostrado dos láseres CPA de 10 petavatios en Europa (láser ELI-NP) y China (láser SULF), respectivamente.
En el presente, la escala de las instalaciones de láseres de petavatios en todo el mundo es muy grande y la inversión en proyectos también es muy alta. El siguiente paso para los futuros láseres ultra intensos es aumentar aún más la potencia máxima comprimiendo la duración del pulso en lugar de aumentar la energía del pulso.
En su estudio anterior ( Continuo de OSA , DOI:10.1364 / OSAC.2.001125), este grupo desarrolló un nuevo diseño, Amplificación de pulso con chirrido paramétrico óptico no colineal de gran angular (WNOPCPA), para aumentar el espectro amplificado y, en consecuencia, reducir el pulso comprimido. El mecanismo clave de WNOPCPA es aumentar el ancho de banda general mediante el uso de una bomba de haz múltiple, que corresponde a diferentes espectros amplificados. "Sin embargo, la interferencia de la bomba, además del posible daño inducido, es un problema potencial al aplicar WNOPCPA a un gran proyecto, "explica el autor correspondiente Zhaoyang Li.
En este diseño recientemente mejorado, mediante el uso de un WNOPCPA bombeado de dos haces y una adaptación de fase cuidadosamente optimizada, se evita por completo la interferencia de la bomba, y se logra un ancho de banda de banda ultraancha con dos espectros amplios, Resultando en <10 fs de amplificación láser de alta energía. Cuando este láser se combina con tecnología de postcompresión, el ensanchamiento espectral inducido por efectos no lineales se mejora significativamente, y la simulación muestra que el registro de la potencia pico más alta se puede llevar a la clase de exavatios.
"Este diseño tiene dos ventajas:una es la amplificación de banda ultraancha en WNOPCPA y la otra es la mejora del ensanchamiento espectral no lineal en la poscompresión. Esta investigación puede proporcionar una forma posible de aumentar aún más la potencia máxima del láser, incluso hasta la clase de exavatios, "dice Zhaoyang Li.
