பம்ப் லேசர்களைப் பயன்படுத்தி பிளாஸ்மா லென்ஸ்கள் உருவாக்கம்

லாரன்ஸ் லிவர்மோர் தேசிய ஆய்வகம், பெர்க்லியில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகம் மற்றும் பிரின்ஸ்டன் பல்கலைக்கழகம் ஆகியவற்றின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, பெட்டாவாட் அளவிலான சக்தியுடன் லேசர் கற்றைகளுக்கான லென்ஸை உருவாக்க பிளாஸ்மா அடிப்படையிலான நுட்பங்களை உருவாக்கியுள்ளது. இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்கள் இதழில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் ஆய்வறிக்கையில், குழு அவர்கள் உருவாக்கிய இரண்டு நுட்பங்களை பற்றி விவரிக்கிறது.

துகள் முடுக்கி ஆராய்ச்சி மற்றும் இணைவு ஆராய்ச்சி முயற்சிகளை நடத்தும் இயற்பியலாளர்கள் தற்போது உள்ளதை விட அதிக சக்தியுடன் லேசர்களை உருவாக்க இயலும் என்று நம்பப்படுகிறது. திட நிலை ஒளியியல் தொழில்நுட்பம் லேசர் வளர்ச்சியைத் தடுக்கிறது. திட நிலை ஒளியியலைப் பயன்படுத்தினால், லேசரை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் கூறுகள் சேதமடைந்து, அவை பயனற்றதாகிவிடும். பெருக்கிகள் அல்லது கண்ணாடிகள் போன்ற ஒளியியல் கூறுகளை உருவாக்க பிளாஸ்மா பயன்படுத்தப்படலாம் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் முன்பு காட்டியுள்ளனர். நம்பமுடியாத சக்திவாய்ந்த லேசர் கற்றைகளை உருவாக்கத் தேவையான லென்ஸின் வகைக்கு அதே விஷயம் உண்மையாக இருக்குமா என்று அவர்கள் ஆச்சரியப்பட்டனர். கொடுக்கப்பட்ட பிளாஸ்மாவில் அதிக மற்றும் குறைந்த அடர்த்தியின் வடிவங்களைத் தூண்டுவதை உள்ளடக்கிய ஒரு யோசனை கொண்டு வரப்பட்டது. ஒளி அதன் வழியாக நகரும்போது, ​​​​பிளாஸ்மாவின் அடர்த்தியின் அடிப்படையில் அது ஒரு கட்ட மாற்றத்தை அனுபவிக்கும்.

லேசரை உருவாக்க இரண்டு வழிகளை முன்மொழியப்பட்டது. முதல் முறை இரண்டு லேசர் கற்றைகளை ஒரு வாயு மாதிரியில் சுடுவதை உள்ளடக்கியது. முதல் லேசர் வாயுவை பிளாஸ்மாவாக அயனியாக்குகிறது. இரண்டாவது லேசர் இல்லை. இதன் விளைவாக, அதிக மற்றும் குறைந்த அடர்த்தி கொண்ட பிளாஸ்மா வளையங்களின் அமைப்பைக் கொண்ட பிளாஸ்மாய்டு ஆனது, இது லேசர் லென்ஸாகப் பணியாற்றக்கூடியது.

இரண்டாவது அணுகுமுறை இரண்டு லேசர் கற்றைகளைப் பயன்படுத்தி பிளாஸ்மாவின் சில பகுதிகளை அதிக செறிவு கொண்ட பகுதிகளை நோக்கித் தள்ளும் அதே வேளையில் மற்ற பகுதிகளை குறைந்த செறிவு உள்ள பகுதிகளுக்குத் தள்ளுகிறது. இறுதி முடிவு, முதல் அணுகுமுறையைப் போலவே, உயர் ஆற்றல் கொண்ட லேசர் லென்ஸாகப் பயன்படுத்தக்கூடிய கட்டமைப்பின் வளர்ச்சியாகும்.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் யோசனைகளைச் சோதிப்பதற்காக உருவகப்படுத்துதல்களை உருவாக்கினர் மற்றும் முதல் அணுகுமுறையானது 10¹⁵ W/cm² வரை செறிவு கொண்ட லேசர் கற்றைகளை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படலாம் என்றும், இரண்டாவது அணுகுமுறை 10¹⁸ W/cm² வரை செறிவு கொண்ட கற்றைகளை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படலாம் என்றும் கண்டறியப்பட்டது.

References:

• Sakabe, S., Hashida, M., & Inoue, S. (2022). Generation of Intense Short Electron Pulses Using High‐Intensity Lasers. IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 17(1), 6-12.
• Durfee III, C. G., Lynch, J., & Milchberg, H. M. (1995). Development of a plasma waveguide for high-intensity laser pulses. Physical Review E, 51(3), 2368.
• Krushelnick, K., Ting, A., Moore, C. I., Burris, H. R., Esarey, E., Sprangle, P., & Baine, M. (1997). Plasma channel formation and guiding during high intensity short pulse laser plasma experiments. Physical review letters, 78(21), 4047.
• Théberge, F., Liu, W., Simard, P. T., Becker, A., & Chin, S. L. (2006). Plasma density inside a femtosecond laser filament in air: Strong dependence on external focusing. Physical Review E, 74(3), 036406.
• Kiriyama, H., Mori, M., Pirozhkov, A. S., Ogura, K., Sagisaka, A., Kon, A., … & Mocek, T. (2014). High-contrast, high-intensity petawatt-class laser and applications. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 21(1), 232-249.