據(jù)英國《新科學(xué)家》周刊網(wǎng)站8月22日報道，利用等離子體制造激光器，可以使它們變得更強(qiáng)大、更緊湊。
美國加州勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的馬修·愛德華茲和皮埃爾·米歇爾提出一種激光器設(shè)計(jì)，其中包含由等離子體制成的組件。等離子體是一種物質(zhì)狀態(tài)，類似于帶電粒子的熱“湯”。他們計(jì)算出，由于等離子體能夠反射并聚焦非常強(qiáng)烈的光而自身不會受損，使用它可以幫助打造出比現(xiàn)有最強(qiáng)大的激光器還要強(qiáng)大數(shù)千倍的激光器。
愛德華茲說：“我們想要能提供很大光強(qiáng)的激光器，使我們能夠進(jìn)行很多新鮮、有趣的物理學(xué)研究。問題是，隨著激光器產(chǎn)生越來越多的能量，它們有自毀的傾向。但我們可以對等離子體施加更多的光，從100倍到100萬倍不等，而不讓它受損。”
研究人員建立了一個激光器的數(shù)學(xué)模型，其中一個組件——透射光柵——將通過向氣體中發(fā)射更小的激光從而打造出特殊圖案的等離子體來制成，而不是像通常那樣，由鍍金的玻璃材料、比如二氧化硅制成。與傳統(tǒng)激光器一樣，透鏡和鏡子將幫助產(chǎn)生一束光，但通過等離子體光柵將把光束變成一個非常快速和強(qiáng)烈的光脈沖。
愛德華茲說，激光器的功率和大小取決于，設(shè)備內(nèi)組件在不發(fā)生崩潰的情況下承受光束強(qiáng)度的能力。
現(xiàn)有最強(qiáng)大的激光器需要米級的透射光柵，而且會在千萬億分之一秒內(nèi)輸出數(shù)十拍瓦的功率。如果持續(xù)一個小時，其消耗的能量將是美國電網(wǎng)每小時用電量的兩倍多。愛德華茲說，等離子體激光器的等離子體光柵直徑只有1.5毫米，但可以產(chǎn)生同樣強(qiáng)大的光束。使用更大的光柵，則能夠創(chuàng)造空前強(qiáng)大的激光器。
紐約羅切斯特大學(xué)的戴維·特恩布爾說，這種新設(shè)計(jì)引人注目，但控制和限制設(shè)備內(nèi)的等離子體是一項(xiàng)工程上的挑戰(zhàn)。不過，他說，這一設(shè)計(jì)提供了一個把激光器功率和強(qiáng)度的前沿向前推進(jìn)的機(jī)會，甚至推進(jìn)到有可能用非常強(qiáng)大的激光脈沖把真空“撕裂”成粒子和反粒子對的程度。
愛德華茲說，盡管在實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)制造出一些等離子體光柵，但使用一個等離子體光柵制造出一臺完整的激光器，可能需要幾年以上的時間。在短期內(nèi)，研究人員的目標(biāo)是，制造一個比現(xiàn)有高強(qiáng)度激光器更小但功率一樣大的激光器來測試他們的設(shè)計(jì)。
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