超短激光的测量进展

孟买塔塔基础研究院率先发明了一种全面测量超高功率、超短激光脉冲的方法。报告此研究的论文已发表在《光学》杂志上。

激光是现代世界的奇迹，它能产生人类已知的最短持续时间的脉冲。不仅如此，它还提供了一种在极短时间内封装大量光能的方法，从而产生天文数字般的“峰值”功率，其数量级是世界总电力消耗的数千倍。

然而，测量这些脉冲的时间形状并非易事，尽管科学家在过去几十年里设计出了巧妙的方法，但仍然存在一些重大挑战。

首先，短脉冲在穿过介质时会发生时间扭曲。功率越大，扭曲越严重。

另一个主要问题是激光束本身不同点的脉冲时间分布不同。通常，科学家可能不会关心光束空间范围内的这些变化，而是假设一个单一的时间分布。

然而，光束越大和/或它在介质中穿过的长度越长，这些失真就越严重，从而显著改变脉冲。在超高峰值功率下，必须知道光束在空间范围内不同点的持续时间。

TIFR团队使用专门设计的仪器测量超短激光束中空间点的时间分布。他们同时在光束的不同空间位置使用一种名为“光谱干涉测量法”的光学技术来实现这一点。该团队与瑞典于默奥大学合作开展了这项研究。

随着科学界正朝着以前从未想象过的峰值激光功率(数万亿瓦)迈进，激光束的直径达到几十厘米，这种方法不仅极其有用，而且必不可少。

这些超高功率激光器每隔一段时间就会发射一次脉冲——每隔几秒/几分钟/几小时一次。早期的测量技术需要对多个脉冲进行采样，然后才能估计脉冲轮廓，这非常麻烦。

TIFR进步也解决了这个问题。它适用于单脉冲。

随着激光峰值功率的飙升，普通的固体光学元件无法处理它们，因为它们会因电离而分解。因此，该技术正朝着使用电离物质或“等离子体”本身来设计这些光学元件的方向发展。这些等离子体可能非常不稳定，并会导致入射到其上的脉冲的时空分布进一步扭曲。TIFR方法非常适合测量这些扭曲。

为所有超高峰值功率激光器提供一次性解决方案?这就是承诺。