강렬한 짧은 바카라 용어 펄스의 선구자: 다중 패스 셀 바카라 용어 압축으로 단일 사이클에 접근  

바카라 용어 패스 셀(MPC)

MPC(Multi-pass Cell)는 초단파 바카라 용어 펄스를 압축하고 응용 분야에서 최대 출력을 높이기 위한 획기적인 기술로 부상하고 있습니다. MPC는 높은 압축비, 에너지 처리량, 작은 설치 공간, 복잡성 감소 및 탁월한 공간 측두 펄스 특성으로 가치가 있습니다. 오늘날 MPC는 긴 펄스 이테르븀(Yb) 기반 바카라 용어 시스템의 지속 시간을 수십 펨토초(fs)로 줄이는 데 널리 사용됩니다.   이와는 대조적으로, 단펄스 티타늄:사파이어(Ti:Sapphire) 바카라 용어를 포함하는 MPC 압축 실험은 싱글 사이클 체제를 더 압축하기 위한 이상적인 후보임에도 불구하고 거의 그리고 멀리 있습니다. 이러한 실험에 사용된 너무 낮은 펄스 에너지는 압축 후 지속 시간이 분산 및 펄스 파단에 의해 2~3회 바카라 용어 사이클로 제한되었음을 의미했습니다. 연구원 팀은 Astrella USP의 고에너지 펄스를 활용하여 우수한 펄스 품질과 경쟁 효율성을 유지하면서 1.5 사이클 미만의 지속 시간을 달성함으로써 이러한 한계를 극복했습니다. 

실험 설정

그림 1에 묘사된 실험 설정에는 Astrella USP 바카라 용어 시스템, LOA가 설계하고 진공 챔버에 수용된 MPC, 빔 성형 바카라 용어 장치, 처핑 거울 압축기 및 SourceLAB의 TIPTOE 계측 장치가 포함되어 압축 후 펄스를 동시에 최적화하고 측정했습니다.  

그림 1. 상단: Astrella USP Ti:Sapphire 바카라 용어에 대한 MPC 압축 후 설정. QWP = 1/4파 플레이트. 하단: TIPTOE(하단)로 측정한 압축 후 하위 1.5 사이클 펄스의 스펙트럼 및 시간 특성. 

MPC 구성은 공간 및 시간 모두에서 비선형 펄스 전파를 시뮬레이션하기 위해 홈메이드 숫자 MPC 설계자 도구를 사용하여 최적화되었습니다. 목표는 광대역 MPC 엔드 미러에 대한 펄스 왜곡 및 바카라 용어 손상을 방지하면서 자체 위상 변조(SPM)를 통해 스펙트럼 확장을 극대화하는 것이었습니다.

• 구성: MPC는 길이가 약 3미터인 설치 공간바카라 용어 설계되었으며 1.5m 곡률 반경(ROC) 엔드 미러에 4.3mm 빔 직경의 안정적인 전자 모드를 갖추고 있습니다.
• 빔 일치: 조정 가능한 구면 미러 쌍은 MPC에 주입하기 전에 고출력 빔이 경험하는 약간의 자기 초점에 맞게 조정하면서 바카라 용어 모드와 MPC 모드를 일치시키는 데 사용됩니다.
• 가스 매체: 헬륨은 이온화 가능성이 높고 분산이 적기 때문에 이온화 효과를 최소화하면서 고강도에서 높은 스펙트럼 확장을 달성하기 위해 비선형 매체로 선택되었습니다.
• 편광: 원형 편광을 바카라 용어 스펙트럼 확장 공정 중 이온화 효과와 주입 전 공기에서 경험한 비선형성을 추가로 완화했습니다.
• 미러 코팅: 스펙트럼 확장 펄스의 거의 옥타브에 가까운 대역폭을 수용하기 위해 향상된 은 거울 코팅이 사용되었습니다. 

당사의 포괄적인 수치 MPC 설계자 도구는 우수한 펄스 압축성을 유지하고 MPC 바카라 용어 장치의 손상 임계값 미만을 유지하면서 가능한 가장 높은 스펙트럼 확장을 달성하는 데 필요한 올바른 실험 매개변수를 찾도록 도움을 주었습니다. 연구 책임 연구원 Louis Daniault 박사.

결과 및 논의

스펙트럼 확장 및 바카라 용어 계수: 팀은 MPC 내부의 가스 압력과 통과 횟수를 조정하여 스펙트럼 확장, 분산 및 공간 측두 바카라 용어 왜곡 간의 적절한 균형을 발견했습니다. MPC는 28회 패스로 구성되었으며, 이는 손실을 최소화하면서 최상의 출력 바카라 용어 품질을 제공했습니다. 

그림 2: 측정된 RMS 스펙트럼 대역폭(파란색) 및 푸리에 변환 제한(FTL) 펄스 지속 시간(빨간색) 대 MPC 내 헬륨 가스 압력의 진화.

그림 2에서 볼 수 있듯이, 분산으로 인해 포화되기 전에 가스 압력이 증가함에 따라 출력 스펙트럼이 거의 선형으로 확장되고 약 1,800mbar의 최적 온도에 도달합니다. 이 시점 이후, 압력의 추가 증가는 바카라 용어 왜곡과 열악한 시간적 압축성을 초래한다고 Daniault 박사는 말했다. 따라서 바카라 용어 품질을 저하시키지 않으면서 가장 높은 압축 계수를 달성하기 위해 MPC 설계를 미세하게 최적화하는 것이 중요합니다.

시간 바카라 용어 및 특성화: 6.7mJ의 유효 입력 바카라 용어 에너지(주입 전 전송 손실 고려)의 경우 MPC에서 곧바로 측정된 출력 에너지는 4.6mJ로, 최종 미러 반사율 및 통과 수와 일치하는 약 69%의 처리량 효율성을 산출했습니다. MPC 후 공기에서 높은 피크 출력 바카라 용어가 전파되는 것을 방지하기 위해 바카라 용어의 일부를 얇은 유리 웨지에서 반사를 통해 샘플링하고 진공 챔버 외부로 보내 일시적으로 압축하고 특성화했습니다.

샘플 펄스를 가장 짧은 지속 시간으로 압축하는 것은 8쌍의 이중 각도 광대역 처핑 거울 세트를 사용하여 달성되었으며, -640fs2의 총 그룹 지연 분산 및 잔류 분산을 미세 조정하기 위한 웨지 쌍을 제공했습니다. 정확한 시간적 특성화는 압축 펄스 지속 시간 및 품질을 검증하는 데 중요한 높은 시간 해상도로 초단파 바카라 용어 펄스의 전기장을 직접 측정할 수 있는 고급 진단 도구인 SourceLAB에서 개발한 TIPTOE(전기장의 시간 영역 관찰을 위한 교란을 통한 터널링 이온화) 장치를 사용하여 수행되었습니다.

압축 바카라 용어 품질: TIPTOE 측정 결과 바카라 용어 지속 시간이 3.8fs로, 푸리에 변환 한계인 3.6fs에 매우 가까웠으며, 측두 Strehl 비율은 약 80%로 측정되어 MPC에서 바카라 용어 압축성이 우수함을 나타냈습니다. 낮은 에너지로 압축되었음에도 불구하고, 압축된 바카라 용어는 거의 가우스 분포와 우수한 공간 스펙트럼 빔 균질성(영상 분광계로 측정)으로 우수한 공간 프로파일을 유지하여 높은 집중 강도를 달성할 수 있는 좋은 가능성을 나타냅니다.

피크 출력 향상: 샘플링된 펄스로 인한 추가적인 에너지 손실은 전체 압축 효율 60%로 이어집니다. 따라서 빔 품질을 보존하기 위해 진공 상태에서 구현해야 하는 최대 에너지에서의 성공적인 압축은 바카라 용어 피크 출력을 크게 향상시킵니다.

• Astrella USP 피크 출력: 바카라 용어 전 약 0.2TW.
• 바카라 용어 피크 출력: 1TW에 가까워 5배 증가.

상업화 전망

이러한 성과의 중요성은 실험실을 넘어 고에너지 바카라 용어 시스템을 사용하는 산업 및 연구 시설에 실질적인 이점을 제공합니다. 고에너지 Ti:Sapphire 바카라 용어 펄스의 효율적인 MPC 압축을 성공적으로 입증함으로써 특히 전 세계 Astrella 바카라 용어 시스템 사용자를 위한 상용화의 문을 열었습니다.

이러한 획기적인 발전을 바탕으로 당사는 LOA에서 개발된 MPC 아키텍처를 상용화하기로 결정했습니다. 당사는 전 세계 Astrella 사용자에게 이 최첨단 기술에 대한 액세스를 제공하여 높은 피크 전력으로 매우 짧은 바카라 용어 지속 시간을 달성할 수 있도록 최선을 다하고 있습니다. - SourceLAB의 CEO인 François Sylla 박사.

결론

이 연구는 최대 7mJ의 에너지로 Ti:Sapphire 바카라 용어 펄스의 압축 후 MPC 스케일링을 성공적으로 입증하여 1kHz 반복률에서 최종 펄스 지속 시간(1.5 바카라 용어 사이클 미만)이 3.8fs로 기록적인 파단을 달성했습니다. 주요 성과는 다음과 같습니다.

• 높은 바카라 용어 효율: 바카라 용어 피크 출력이 5배 증가할 가능성이 있는 60%의 전체 압축 효율성.
• 우수한 빔 품질: 높은 집속 강도가 필요한 응용 분야에 중요한 공간 빔 품질과 바카라 용어 빔 품질을 모두 보존합니다.
• 확장성: 높은 공간 측두 바카라 용어 충실도로 더 높은 에너지와 더 짧은 바카라 용어 지속 시간으로 MPC 확장성을 입증합니다. 상용 고평균 출력 바카라 용어의 MPC 압축은 강력한 바카라 용어-플라즈마 상호 작용으로 생성된 고유동 2차 입자 및 방사선 빔의 실제 응용 분야로 빠르게 이어질 것입니다.\", Rodrigo Lopez-Martens 박사, LOA 팀 리더.

향후 연구에 미치는 영향: 고에너지 수주기 바카라 용어를 효율적이고 안정적으로 생성하는 능력은 다음과 같은 중요한 영향을 미칩니다.

• 강력한 필드 물리학: 고에너지 절연 아토초 바카라 용어를 사용하여 새로운 비선형 현상을 연구할 수 있습니다.
• 바카라 용어-플라스마 상호작용: 높은 반복률로 바카라 용어 주도 입자 가속화를 촉진하여 잠재적으로 의료 요법 및 재료 과학에 영향을 미칩니다.
• 분바카라 용어 및 이미징: 초고속 분바카라 용어 및 이미징 기술의 시간 해상도를 개선하여 화학 및 생물학의 신속한 공정을 관찰할 수 있습니다.

기술 혁신: 이 작업의 성공은 두 가지 주요 혁신에 달려 있습니다.

• 최적화된 바카라 용어 설계: 고급 수치 MPC 설계 도구를 사용하여 손실을 최소화하면서 스펙트럼 확장 및 바카라 용어 압축성을 최적화합니다.
• 고급 바카라 용어 특성화: 정확한 시간 펄스 특성화를 위해 SourceLAB의 TIPTOE 장치 사용.

확인

연구자들은 Coherent Inc.의 지원을 통해 이러한 혁신을 가능하게 했음을 인정합니다. 수치 시뮬레이션 능력, 실험적 전문성 및 고급 진단 도구 간의 시너지는 이러한 결과를 달성하는 데 중요한 역할을 했습니다. 

참고 문헌

• Astrella USP의 MPC 사후 바카라 용어:가스 충전 멀티 패스 셀, Louis Daniault, Jaismeen Kaur, Geoffrey Gallé, Cédric Sire, François Sylla 및 Rodrigo Lopez-Martens에서 다중 mJ 에너지 Ti:sapphire 바카라 용어 펄스의  서브 2 사이클 사후 압축, Optics Letters 49(23), 6833-6836(2024년Sub-2-cycle 바카라 용어  
• TIPTOE 계측:공기 중 광파 직접  샘플링, 박승범, 김경승, 조우식, 황성인, 이고르 이바노프, 남창희, 김경택, Optica 5(4), pp. 402-408(2018)
  
  저자: Louis Daniault, Jaismeen Kaur, Geoffrey Galle, Cedric Sire, François Sylla 및 Rodrigo Lopez Martens