14:49 2023-02-07
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Înțelegerea radiației electronice accelerate de laser prin emisii de teraherți
_ Înțelegerea radiației electronice accelerate cu laser prin emisii de terahertzi
Decalajul de teraherți (THz), o bandă de frecvență situată între regiunile de microunde și infraroșu ale spectrului electromagnetic în care tehnologiile convenționale sunt ineficiente în generarea și detectarea radiațiilor, este rapid închisă prin dezvoltarea noi surse și detectoare THz. Sursele THz bazate pe laser sunt de mare interes datorită capacității lor de a produce radiații coerente, de la un singur ciclu la multiciclu, de bandă largă (sau bandă îngustă).
Asemenea surse pot, de asemenea, asigură o sincronizare naturală cu laserul de conducere, permițând spectroscopie și imagini ultrarapide rezolvate în timp. Recent, laserele femtosecunde de mare putere au fost folosite pentru a produce radiații puternice THz, precum și pentru a explora fenomene noi determinate de THz, cum ar fi alinierea moleculară, generarea de armonici și accelerația de electroni.
Într-o nouă lucrare publicată. în Light: Science & Applications, o echipă de oameni de știință condusă de profesorul Ki-Yong Kim de la Universitatea din Maryland, College Park, afiliată și la Gwangju Institute of Science and Technology și Institute for Basic Science, Coreea, a dezvoltat un nou model pentru emisii de teraherți de mare putere de la impulsuri laser.
Din multe surse bazate pe laser, cele pe bază de laser-plasmă sunt potrivite pentru generarea de THz de mare putere. Plasmele sunt deja ionizate și, prin urmare, pot susține câmpuri electromagnetice ridicate, cu puțină sau deloc îngrijorarea cu privire la daune materiale atunci când impulsurile laser de mare putere sunt concentrate într-un volum mic pentru generarea THz scalabilă la energie. De la munca de pionierat a lui Hamster et al, generarea coerentă de THz din plasme gazoase și cu densitate solidă produse cu laser a fost investigată pe larg.
În gaze, plasmele produse cu laser cu una sau două culori pot genera coerente. radiație THz de bandă largă prin curenți ultrarapidi conduși de laser. În amestecarea cu laser în două culori, eficiența conversiei laser la THz a crescut până la nivelul procentual prin utilizarea driverelor laser cu infraroșu mediu. Radiația THz de înaltă energie a fost observată și de la ținte de plasmă de înaltă densitate iradiate cu laser, bazate pe lichide și solide. Recent, au fost observate zeci de mJ de energie THz dintr-o folie de metal iradiată de impulsuri laser de picosecundă de înaltă energie (~60 J). Spre deosebire de țintele cu gaz, cele de înaltă densitate, totuși, prezintă adesea resturi țintei și probleme de reîncărcare a țintei, ceea ce le face nefavorabile pentru utilizare în operațiuni continue sau cu viteză mare de repetiție (>kHz).
Laser-wakefield. accelerația (LWFA), o schemă de accelerator de electroni compact pe bază de plasmă gazoasă, este o altă sursă de radiație electromagnetică de bandă largă. Un grup relativist de electroni produs în LWFA poate emite radiații THz atunci când iese din limita plasmă-vid prin radiație de tranziție coerentă (CTR). Acest lucru se întâmplă atunci când dimensiunea lungimii mănunchiului devine comparată cu sau mai mică decât lungimea de undă a radiației THz emise, iar câmpurile THz produse de electroni individuali se adună în mod coerent în direcția radiației.
Echipa de cercetare a observat multi- Emisia mJ THz de la LWFA cu laser de 100 TW cu o eficiență de conversie a energiei de 0,15%. Radiația THz emisă este polarizată radial și în bandă largă, eventual extinzându-se dincolo de 10 THz. Corelația dintre proprietățile fasciculului de electroni (energie și sarcină) și energia de ieșire THz arată că electronii de înaltă energie (>150 MeV) nu produc neapărat radiații terahertzi de mare putere. În schimb, electronii cu energie scăzută, dar cu sarcină mare pot produce radiații terahertzi mult mai puternice.
Pentru a explica acest rezultat interesant împreună cu generarea multi-mJ THz, echipa de cercetare a propus un model de radiație coerent, în care electronii accelerați de forța ponderomotoare laser și câmpurile de trezi de plasmă ulterioare radiază emisii de bandă largă în mod continuu de-a lungul direcția de propagare a laserului, rezultând în cele din urmă radiații THz conice cu potrivire de fază în câmpul îndepărtat. Acest model, totuși, trebuie verificat sau examinat prin mai multe experimente ulterioare și studii analitice/numerice pentru a avea o înțelegere completă a generării THz în LWFA, precum și pentru a optimiza sursa pentru viitoare aplicații THz de mare putere.
Comentarii:
Adauga Comentariu