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用等离子体可打造超强激光器

日期: 2022-09-04 14:52:47 来源:OD电竞 作者:OD平台网站

  据英国《新科学家》周刊网站8月22日报道,利用等离子体制造激光器,可以使它们变得更强大、更紧凑。

  美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的马修·爱德华兹和皮埃尔·米歇尔提出一种激光器设计,其中包含由等离子体制成的组件。等离子体是一种物质状态,类似于带电粒子的热“汤”。他们计算出,由于等离子体能够反射并聚焦非常强烈的光而自身不会受损,使用它可以帮助打造出比现有最强大的激光器还要强大数千倍的激光器。

  爱德华兹说:“我们想要能提供很大光强的激光器,使我们能够进行很多新鲜、有趣的物理学研究。问题是,随着激光器产生越来越多的能量,它们有自毁的倾向。但我们可以对等离子体施加更多的光,从100倍到100万倍不等,而不让它受损。”

  研究人员建立了一个激光器的数学模型,其中一个组件——透射光栅——将通过向气体中发射更小的激光从而打造出特殊图案的等离子体来制成,而不是像通常那样,由镀金的玻璃材料、比如二氧化硅制成。与传统激光器一样,透镜和镜子将帮助产生一束光,但通过等离子体光栅将把光束变成一个非常快速和强烈的光脉冲。

  爱德华兹说,激光器的功率和大小取决于,设备内组件在不发生崩溃的情况下承受光束强度的能力。

  现有最强大的激光器需要米级的透射光栅,而且会在千万亿分之一秒内输出数十拍瓦的功率。如果持续一个小时,其消耗的能量将是美国电网每小时用电量的两倍多。爱德华兹说,等离子体激光器的等离子体光栅直径只有1.5毫米,但可以产生同样强大的光束。使用更大的光栅,则能够创造空前强大的激光器。

  纽约罗切斯特大学的戴维·特恩布尔说,这种新设计引人注目,但控制和限制设备内的等离子体是一项工程上的挑战。不过,他说,这一设计提供了一个把激光器功率和强度的前沿向前推进的机会,甚至推进到有可能用非常强大的激光脉冲把真空“撕裂”成粒子和反粒子对的程度。

  爱德华兹说,尽管在实验中已经制造出一些等离子体光栅,但使用一个等离子体光栅制造出一整的激光器,可能需要几年以上的时间。在短期内,研究人员的目标是,制造一个比现有高强度激光器更小但功率一样大的激光器来测试他们的设计。

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