고출력 레이저용 '유령 거울'

[아름이]

고출력 레이저용 '유령 거울'
날짜:
2023년 1월 31일
원천:
스트래스클라이드 대학교
요약:
빛을 반사하거나 조작할 수 있는 레이저 구동 '거울'이 생산되었습니다.

전체 이야기
'거울'은 짧은 시간 동안만 존재하지만 현재 항공기 격납고 크기의 건물을 차지하는 초고출력 레이저의 크기를 대학 지하 크기로 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

그들은 작은 풋프린트, 초고출력, 초단 펄스 레이저 시스템으로 이어질 수 있는 다양한 플라즈마 기반의 높은 손상 임계값 광학 요소로 개발될 가능성이 있습니다.

미러 및 기타 광학 부품을 생산하는 새로운 방법은 수백 페타와트(1015와트)에서 엑사와트(1018와트)에 이르는 차세대 고출력 레이저를 개발하는 방법을 제시합니다.

새로운 연구는 Communications Physics 에 발표되었습니다 .

Strathclyde 물리학과의 Dino Jaroszynski 교수가 연구를 주도했습니다. 그는 "고출력 레이저는 의학, 생물학, 재료 과학, 화학 및 물리학의 많은 분야에서 연구를 가능하게 하는 도구입니다.

"고출력 레이저를 보다 널리 사용할 수 있게 하면 과학이 수행되는 방식을 변화시킬 것입니다. 대학은 이러한 도구를 합리적인 가격으로 단일 방의 탁자 위에 둘 수 있습니다.

"이 작업은 기존 요소보다 더 견고하고 일시적인 광학 요소를 만드는 새로운 방법을 제안함으로써 고출력 레이저의 최첨단 기술을 크게 발전시켜 고유하게 만듭니다.

"이것은 더 작고 훨씬 더 강력하며 새로운 연구 방향을 자극할 고출력 레이저의 패러다임 전환을 제공할 수 있습니다. 제시된 새로운 방법은 또한 고출력 레이저를 개발하고 사용하는 다양한 커뮤니티에 큰 관심을 끌 것입니다.

"이 그룹은 이제 플라즈마 광학 요소의 견고성과 충실도를 입증하기 위해 추가 원리 증명 실험을 계획하고 있습니다."

새로운 연구는 역전파 레이저 빔을 사용하여 층상 플라즈마 미러를 생성했습니다. 플라즈마는 완전히 이온화된 가스이며 눈에 보이는 우주의 대부분을 구성합니다. 역전파 레이저 빔은 전자와 이온을 규칙적인 층 구조로 유도하는 플라즈마에서 비트 파동을 생성하며, 이는 매우 견고하고 반사율이 높은 거울 역할을 합니다.

이 거울은 몇 피코초(1/100,000,000,000초 미만) 동안만 잠깐 동안만 존재하며 유령 같은 존재로 인해 매우 강렬한 레이저 광선을 반사하거나 조작할 수 있습니다.

일시적인 층상 플라즈마는 결정에서 발견되는 브래그 구조와 유사한 체적 브래그 격자로 알려져 있으며 폭이 불과 몇 밀리미터에 불과합니다. 그것은 작은 설치 공간, 초고출력, 초단 펄스 레이저 시스템으로 이어질 수 있는 다양한 플라즈마 기반의 높은 손상 임계값 광학 요소로 개발될 가능성이 있습니다.

Jaroszynski 교수와 함께 STFC(Science and Technology Facilities Council)의 Rutherford Applet‎on 연구소(RAL)에서 실험을 설계하고 수행한 Strathclyde의 Gregory Vieux 박사는 다음과 같이 말했습니다. 광원은 매우 콤팩트하고 다른 방법으로 쉽게 생성할 수 있는 것보다 훨씬 짧은 초단기간 초강력 펄스를 생성할 수 있습니다.

"플라즈마는 평방 센티미터당 최대 1018와트의 강도를 견딜 수 있으며, 이는 기존 광학 장치의 손상 임계값을 4~5배 초과합니다. 이를 통해 광학 요소의 크기를 2~3배 축소할 수 있습니다. 미터 크기의 광학 장치를 밀리미터 또는 센티미터로 변환합니다."

또한 연구 협력에는 다름슈타트의 GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung; 괴테 대학교 프랑크푸르트/메인의 응용 물리학 연구소; 뒤셀도르프의 Heinrich-Heine-Universität에 있는 Institut für Theoretische Physik; 한국의 울산과학기술원(UNIST); Universidade de Lisboa의 Instituto Superior Técnico와 STFC의 Central Laser Facility 직원.

이 연구는 Strathclyde-led Lab in a Bubble 프로젝트를 지원하기 위해 UKRI의 일부인 EPSRC(Engineering and Physical Sciences Research Council)로부터 자금을 지원 받았습니다.

Jaroszynski 교수는 영국에서 가장 강력한 레이저 중 하나를 운영하는 SCAPA(Scottish Center for the Application of Plasma-based Accelerators)의 책임자입니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/