Ученые разрабатывают мощные лазеры следующего поколения - плазменные лазеры - «Наука и технологии»

Исследователи из университета Стратклайда (University of Strathclyde), Глазго, Шотландия, занимаются разработкой усилителей света на базе плазмы, которые в ближайшей перспективе могут стать заменой традиционным газовым или твердотельным усилителям, используемым в современных мощных лазерных установках. Использование плазмы, среды, которой заполнена большая часть пространства Вселенной, позволит добиться большей эффективности лазерных установок, что, в свою очередь, позволит поднять мощность лазеров до чрезвычайно высокого уровня.

Следующее поколение сверхмощных лазеров должно быть в состоянии создать свет такой интенсивности, что насыщенность энергией пространства в области сфокусированного луча лазера сможет "взломать" структуру вакуума. В результате такого "взлома" на свет появятся реальные элементарные частицы, "рожденные" из моря виртуальных частиц, которые, согласно некоторым теориям, являются основой пространственно-временного континуума.

"Современные мощные лазеры являются огромными и дорогостоящими устройствами, в состав которых нередко входят оптические элементы, диаметром не менее метра" - рассказывает профессор Дино Яросзынский (Dino Jaroszynski), - "Такие большие размеры элементов требуются из-за того, что традиционные оптические материалы могут быть легко повреждены лучами света высокой интенсивности, производимыми этими лазерами".

"Плазма представляет собой облако "сломанных" атомов, положительно заряженных ионов, очень легких и подвижных свободных электронов. Такой состав дает плазме некоторые уникальные свойства, которые как нельзя лучше подходят для их использования в лазерной технике. Сейчас мы исследуем тонкости процессов усиления коротких лазерных импульсов в среде плазмы и надеемся, что в скором времени нам удастся создать компактную и эффективную лазерную систему на основе плазменного усилителя".

Ключевыми моментами, над которыми сейчас работают ученые, являются технологии заманивания электронов в ловушку и препятствования срыву генерации световых волн, физических процессов, которые до этого служили своего рода ограничителями эффективности передачи энергии в плазменных усилителях.

В настоящее время ученые уже выяснили, что использование частотно-модулированной накачки плазмы позволяет уменьшить рабочую температуру плазмы. Это, в свою очередь, позволяет получить более равномерное тепловое распределение электронов, которые более легко заманиваются и удерживаются в полях специализированных ловушек. А изменение расстояний между узлами решетки электронных ловушек позволяет регулировать длину волны света, излучаемого плазменным усилителем. Немного позже ученые будут пробовать подобрать такую совокупность всех режимов, при которой лазерный плазменный усилитель будет демонстрировать столь высокую эффективность, которой не могут достичь другие усилители света, собранные по традиционным схемам.