一种全面测量超短激光的方法

孟买塔塔基础研究所开创了一种全面测量超高功率、超短激光脉冲的方法。相关论文发表在《光学》（Optica）杂志上。

激光是现代世界的奇迹，它产生了人类已知的最短时间脉冲。不仅如此，它还提供了一种在极短的持续时间内聚集大量光能的方法，从而产生了天文数字般的巨大“峰值”功率，其量级是全球总耗电量的数千倍。

然而，测量这些脉冲的时间形状并非易事，虽然科学家们在过去几十年里已经设计出了巧妙的方法，但仍然存在一些重大挑战。

首先，短脉冲在通过介质时会产生时间畸变。而且功率越大，这些畸变就越严重。

另一个主要的复杂问题与激光束本身不同点的脉冲时间曲线有关。通常情况下，科学家们可能不会在意光束空间范围内的这些变化，而是假设其具有单一的时间轮廓。

然而，光束越大和/或在介质中穿过的长度越长，这些扭曲就越严重，脉冲就会发生显著变化。而在超高峰值功率下，必须知道光束空间范围内不同点的时间长度。

TIFR 团队使用专门设计的仪器来测量超短激光光束中不同空间点的时间曲线。为此，他们在光束的不同空间位置同时使用了一种名为“光谱干涉仪”的光学技术。研究小组与瑞典于默奥大学合作开展了这项研究。

随着科学界向着前所未有的激光峰值功率（数万兆瓦）迈进，激光束的直径将达到几十厘米，这种方法不仅非常有用，而且非常必要。

这些超高功率激光每隔一段时间就会发射一次脉冲--在数秒/数分钟/数小时内发射一次。早期的测量技术需要对多个脉冲进行采样，然后才能估算出脉冲轮廓，非常麻烦。

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TIFR 的进步也解决了这个问题。它适用于单脉冲。

由于激光峰值功率急剧上升，普通的固体光学元件无法承受，因为它们会被电离击穿。因此，该技术正朝着利用电离物质或“等离子体”本身来设计这些光学元件的方向发展。而这些等离子体可能非常不稳定，会导致入射脉冲的时空剖面进一步扭曲。TIFR 方法非常适合测量这些畸变。

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相关链接：https://phys.org/news/2024-08-advance-ultrashort-laser.html

论文链接：https://dx.doi.org/10.1364/OPTICA.522870