使用当今的激光技术。寻求Attsond激光脉冲是激光物理学研究的最前沿(1-3)。脉冲可能会引起Attoelectronics的发展,从而可以研究动力学并控制生物学,化学和固态物理学的电子过程,并以相同的方式导致Femtsecond Laser Technology导致FEMTEMETION(1)。另一方面,最先进的超强度激光器可以输送高达1 pw,脉冲持续时间从500 fs降至18 fs,在800 nm至1 m(4)。可以识别出通往Attsond脉冲的两条路径;与固态激光振荡器技术相关的第一个(5)将最短的激光脉冲的极限降低到近IR中的4.5 fs到可见域。在这些波长下,打破了Attosend阈值意味着产生亚周脉冲(6,7)。另一个路径是基于通过强烈的飞秒激光脉冲在稀有气体电离中产生的一些短波长竖琴的仔细组合(8),导致100-极端的紫外线脉冲(3)。产生更短的单周期的可能性,超强脉冲为新的未探索物理学开辟了道路,并可能产生超明显的attosecond脉冲(3)。超短脉冲产生和计算的当前方法已经按照传统材料的线性和非线性光学的限制(5)。超强激光的进一步发展必须基于相对论强度的非线性光学(能够处理高功率密度和热负荷的介质)(9)。一个例子是,Shvets等人最近引入了光学参数AM-PLIFIER(10)的等离子体。(11)。在本文中,我们提出了一种将现有最短的脉冲进一步缩短到超强单周期脉冲的方法。此方法基于血浆中激光脉冲经历的频率降档(或光子减速),因为与相对论质量非线性和激光唤醒场的合并自我相互作用(12)。光子频率降档伴随着总波动的保护,导致激光场矢量电位的强烈增强(13)。相对论自我关注还提供了峰值激光场的加法放大。使用三维(3D)和二维(2D)粒子中的粒子(PIC)仿真,我们发现该方法适用于脉冲宽度,激光频率,激光强度和血浆密度的广泛参数。该方法是一般且健壮的,因为可以调节等离子体密度以在较大的频率和脉冲持续时间内生成脉冲。尽管以前的作品(6,7)在产生单周期
高性能激光驱动辐射源是研究高能量密度物质、利用 kJ PW 激光系统进行对产生和中子产生的研究的重点。在这项工作中,我们提出了一种高效方法,在直接激光加速 (DLA) 电子与几毫米厚的高 Z 转换器相互作用时产生超高通量、高能轫致辐射。在中等相对论强度的亚皮秒激光脉冲与用纳秒激光脉冲辐照低密度聚合物泡沫获得的近临界密度长尺度等离子体相互作用时,产生了能量高达 100 MeV 的直接激光加速电子定向束。在实验中,观察到了通过光核反应产生的钽同位素,阈值能量高于 40 MeV。使用 Geant4 Monte Carlo 程序,以测量的电子能量和角分布作为输入参数,表征了从 180 Ta 到 175 Ta 的同位素记录产量的轫致辐射谱。结果表明,当直接激光加速电子与钽转换器相互作用时,会产生平均光子能量为 18 MeV 的定向轫致辐射,在巨偶极共振(GDR)及以上(≥ 7.5 MeV)的能量范围内每次激光发射会产生 ~2 · 10 11 个光子。这会产生 ~6 × 10 22 sr − 1 · s − 1 的超高光子通量,并且聚焦激光能量转化为高能轫致辐射的转换效率达到创纪录的 2%。
在有机材料中,激子必须首先移动材料,然后分离并产生可用的电流。Biaggio的实验室使用激光来激发这些颗粒并观察其量子级相互作用。研究人员通过短激光脉冲和荧光跟踪激子行为,分析“量子节拍”以研究复杂的过程,例如单线裂变,三重态传输和三重态融合。单线裂变将初始激发(以自旋0,称为单重)分为两个三重态激子(每个带有自旋1),该激励仍保持在纠缠量子状态下的合并旋转0。
检测从Terahertz到可见光谱结构域的光脉冲的电场波形提供了平均场波形的完整特征,并具有量子光学的巨大潜力,时间域(包括频率bomb)光谱镜,高谐波,高谐波,高旋转性生成和Attosecond Science,可举几例。可以使用电磁抽样进行场分辨的测量,其中激光脉冲通过与另一个较短持续时间的另一个脉冲的相互作用来表征。测得的脉冲序列必须由相同的脉冲组成,包括其相等的载体 - eNvelope相(CEP)。由于宽带激光增益介质的覆盖率有限,在中红外创建CEP稳定的脉冲序列通常需要非线性频率转换,例如差异频率产生,光学参数放大或光学整流。这些技术以单次通道的几何形状运行,通常会限制效率。在这项工作中,我们展示了对谐振系统(光学参数振荡器(OPO))中产生的脉冲的现场分解分析。由于固有的反馈,该设备在给定的输入功率水平上表现出相对较高的转换效率。通过电磁抽样,我们证明了用CEP稳定的几个周期纤维激光脉冲泵送的亚谐波OPO会产生CEP稳定的中红外输出。完整的振幅和相信息使色散控制直接控制。我们还直接在时间域中直接确认了Opo的外来“翻转”状态,在时域中,连续脉冲的电场具有相反的符号。
Google 和 IBM 的量子计算系统使用超导量子比特,IonQ 使用捕获离子,而 QuEra 平台使用中性原子阵列,这些原子可产生具有出色相干性的量子比特(即高度的“量子性”)。该机器使用激光脉冲使原子相互作用,将它们激发到一种能量状态——瑞典物理学家约翰内斯·里德堡于 1888 年描述的“里德堡态”——在此状态下,它们可以以高保真度的方式稳健地进行量子逻辑。这种里德堡量子计算方法已经研究了几十年,但需要技术进步(例如激光和光子学)才能使其可靠地工作。
非线性光学在激光技术中有着广泛的应用,包括光参量放大、电光开关、倍频和混频。从技术角度来看,研究非线性光学 (NLO) 特性对于设计 NLO 设备和理解控制光与物质相互作用的潜在机制至关重要。超短激光脉冲可以通过利用 NLO 特性、可饱和吸收 (SA) 来产生,因此可饱和吸收体是脉冲激光器中的关键光学元件。半导体可饱和吸收镜 (SESAM) 因其高稳定性而在商业上用作可饱和吸收体,但它具有制造工艺复杂和带宽有限的缺点。1 为了开发超快激光器,需要不同的 NLO 材料
轨道省的领域已经出现了通过启用环保电子设备来影响信息技术的巨大潜力。主要的电子自由度是轨道角动量,它可以产生无数现象,例如轨道霍尔效应(OHE),扭矩和轨道磁电效应。在这里,我们通过逼真的时间依赖电子结构仿真探索非磁性材料的磁反应,即超薄PT纤维,以对不同极化和螺旋性的超快激光脉冲。我们证明了显着的轨道和自旋磁化的产生,并确定了由OHE相互作用,反向法拉第效应和自旋轨道相互作用组成的潜在机制。我们的发现主张使用光在不是固有磁性的材料中编码磁性信息的前景。