日前，勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)正在進行激光等離子體粒子加速器(LPA)下一階段的開發(fā)——光纖激光器，是一種產(chǎn)生高功率激光的新方法，可為超緊湊加速器提供能量。
LPA應(yīng)用已得到證明，但它們需要高功率的激光(BELLA激光加速器保持著記錄，在20 cm內(nèi)將電子加速到78億電子伏特的能量)。BELLA拍瓦激光器在極短的瞬間產(chǎn)生的輸出與世界電網(wǎng)的全部輸出相當，聚焦成人類一根頭發(fā)直徑的脈沖。但是，它只能每秒左右發(fā)出一次脈沖。實際應(yīng)用將需要以更頻繁的脈沖提供高功率的激光，這就是新的光纖激光器的用武之地。
光纖激光器速度快，但體積小，其基于類似于電信和計算機網(wǎng)絡(luò)中熟悉的光纖，但為最優(yōu)激光發(fā)射而設(shè)計。每根光纖提供的通道不超過人一根頭發(fā)的寬度，且只能發(fā)出這么大的功率。目前正在進行的項目是進一步開發(fā)一種稱為“相干光束組合(coherent beam combining)”的方案。目標是脈沖能量足以驅(qū)動LPA，但每秒發(fā)送1000次。
項目建立在幾年的進步基礎(chǔ)上，涉及空間、時間和光譜組合，以保持“相干性”(激光束的一種獨特質(zhì)量，對于LPA來說是必需的)。它旨在將來自許多光纖中的功率相對較低的脈沖捆綁成30～50飛秒長(1飛秒=一千萬億分之一秒)、200毫焦耳的脈沖，峰值功率遠大于1太瓦(1太瓦=一萬億瓦)。這將是有史以來從光纖激光器中獲得的最高能量和峰值功率，對于演示激光等離子體加速綽綽有余。
伯克利實驗室該項目領(lǐng)導(dǎo)Tong Zhou研究員表示：“與傳統(tǒng)激光器相比，它們的功耗將得到改善，并且散熱能力非常出色，解決了構(gòu)建高功率激光器的其他挑戰(zhàn)?！?/span>
伯克利實驗室加速器技術(shù)和應(yīng)用物理(ATAP)部主任Cameron Geddes表示：“隨著最近光纖激光器和激光等離子體加速器的技術(shù)突破，現(xiàn)在是時候?qū)⑺鼈兘Y(jié)合起來，開發(fā)下一代可廣泛應(yīng)用的緊湊型、精確可控的加速器。”(質(zhì)子中國 編譯報道)
信息來源：伯克利實驗室
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