با استفاده از توری های پلاسمایی می توان به یک لیزر جمع و جور و پرتوان رسید.

لیزرهای «پتاوات» پالس‌هایی از خود ساطع می‌کنند که توان آن -برای یک لحظه- بسیار بیشتر از میانگین توان کل شبکه برق ایالات متحده است. از چنین پالس های قدرتمندی می توان برای شتاب دادن به ذرات، ایجاد جت های ضد ماده و تولید پرتوهای اشعه ایکس استفاده کرد. با این حال آسیب پالسی قطعات اپتیکی مورد استفاده در این لیزرها، بالاترین توان قابل دستیابی را محدود کرده و این سیستم ها را بسیار حجیم می کند. باریکه ­های لیزر باید پهنای زیادی داشته باشند تا از آسیب جلوگیری شود. اکنون متیو ادواردز Matthew Edwards از دانشگاه استنفورد و پیر میشل Pierre Michel از آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور کالیفرنیا، این نظریه را مطرح می‌کنند که لیزرهای پرقدرت را می‌توان با استفاده از اپتیک‌های ساخته شده از پلاسما که نسبت به مواد معمولی قادرند پرتوهایی با شدت بسیار بالاتر را تحمل کنند ساخت] 1 [.

امروزه، اپتیک های پلاسمایی مثل آینه ها، اغلب در تجهیزات لیزر پتاوات استفاده می شوند. اما پژوهشگران هنوز قطعات کلیدی دیگر برای مهندسی یک لیزر پلاسمای پالسِ کوتاه از جمله توری های پلاسمایی را محقق نکرده اند. چنین توری‌هایی می‌توانند جایگزین توری‌های جامدی که در حال حاضر برای فشرده‌سازی پالس‌های لیزر به کار می روند شده و قله توان آن‌ها را تا حد پتاوات افزایش ‌دهند.

ادواردز و میشل با ترکیب محاسبات تحلیلی و شبیه‌سازی‌های عددی نشان داده اند که با تابش لیزرهای کم‌توان به یک پلاسما می‌توان تغییرات کوچک و دوره‌ای در ضریب شکست پلاسما ایجاد کرد. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که آستانه آسیب چنین توری­ ای بیش از 10000 برابر بالاتر از یک توری معمولی است. این امر همچنین ساخت لیزرهایی با همان اندازه سیستم‌های فعلی اما با قدرت ۱۰۰ برابر بیشتر را ممکن می سازد.

ادواردز و میشل با همکاری تیم دیگری در حال انجام تست های آزمایشگاهی هستند که بر طبق آن­ها به نظر می رسد امکان ساخت توری­ های پلاسمایی با پارامترهای لازم وجود دارد. ادواردز می‌گوید: ما امیدواریم با این نتایج به‌ زودی وارد فاز عملی طراحی لیزرِ تمام-پلاسما بشویم.

[1] M. R. Edwards and P. Michel, “Plasma transmission gratings for compression of high-intensity laser pulses,” Phys. Rev. Applied 18, 024026 (2022).

منبع:

Plasma Gratings for High-Power Lasers

ترجمه خبر: