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研究實現相對論性強雷射驅動超熱電子束飛秒動力學的即時測量4
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超鋒科技股份有限公司 238 新北市新北市樹林區東豐街49巷45號
圖1:貝塞爾透鏡產品概要 貝塞爾透鏡由軸錐透鏡和兩組聚焦鏡。准直光穿過軸錐透鏡形成貝塞爾光束,該光束是非衍射的並且具有同心環,每個同心環具有彼此相同的功率。 環直徑隨著焦深的變化而變化,但環厚度保持不變。 這種類型的環聚焦光束更適合具有直徑與長度深度比的材料加工應用。圖1顯示了貝塞爾透鏡的基本光學設計原理。 整個鏡頭由一組軸錐透鏡和兩組聚焦透鏡組成。 圖 2:貝塞爾透鏡光學設計 工作原理通過軸錐透鏡產生的貝塞爾光束產生沒有衍射特性的橫向光能量分佈。 在光束會聚的位置,會產生較長的無衍射區域(圖2),其中光束能量密度不隨傳播距離而變化。將軸錐透鏡與聚焦透鏡相結合(圖 3),可以獲得高能貝塞爾光束(圖 4)。貝塞爾光束光學系統的美妙之處在於,只需調整輸入光束直徑的大小即可調節輸出光束焦深(DOF)。 由於輸入光束直徑和輸出光束自由度之間存在近似線性關係(圖 5),我們的貝塞爾透鏡是滿足您需求的解決方案。 圖3:貝塞爾光束區域分佈 圖 4:貝塞爾光束光學系統佈局 圖 5:(a) 貝塞爾區能量密度分佈模擬圖 (b) 輸出光束的光束輪廓分析(FWHM) 圖 6:(a) 縱向剖面與自由度的關係圖,以及 (b) 輸出光束尺寸 (FWHM) 與輸入光束直徑的關係圖 應用領域貝塞爾透鏡適用於現代工業應用的雷射切割和深孔鑽孔,滿足多功能性、高效率和精密材料加工的要求。這些鏡頭是針對需要小聚焦光斑尺寸和長焦深的雷射加工技術專業領域的獨特解決方案。它與雷射切割系統集成,可對聚焦光束進行高度定位和嚴格的方向控制,為切割鋼材、玻璃和其他材料提供靈活性。內置補償機制允許客戶進行調整以滿足他們所需的光學性能。 https://www.steo.com.tw/hot_512523.html 用於雷射切割和深孔鑽孔的貝塞爾透鏡應用說明 2025-04-01 2026-04-01
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相關連結:https://laser.ofweek.com/2024-07/ART-8100-2400-30639187.html

在超短超強雷射與物質相互作用中,會產生短脈寬、高能量的電子,通常被稱為「超熱電子」。超熱電子的產生和傳輸是雷射高能量密度物理的重要基本問題之一。超熱電子可以激發很寬波段的超快電磁輻射,也可以驅動離子加速,快速加熱物質,作為慣性約束核融合「快點火」過程中的能量載體。各種次級輻射和粒子源的性質、等離子體加熱和能量沉積過程與超熱電子的時間、空間和能量特徵及演化動力學息息相關。經過多年研究,人們對超熱電子的能量和空間特徵已經比較清楚,但由於缺乏合適的高時間分辨測量手段,對超熱電子束時間結構和動力學過程的診斷仍然面臨挑戰。

中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心光物理重點實驗室特聘研究員廖國前、研究員李玉同和中國科學院院士張傑等,對超強激光與固體靶相互作用產生高功率太赫茲輻射的新途徑進行了多年探索,提出了基於超熱電子束相干渡越輻射的太赫茲產生模型,發展了基於非共線自相關的單發超寬頻太赫茲探測技術。在上述成果基礎上,近日,研究人員提出了太赫茲輻射診斷超熱電子束的新方法,利用自主研發的高時間分辨單發太赫茲自相關儀,實現了超強激光與薄膜靶相互作用過程中超熱電子束時域結構及動力學的原位、即時測量。

該研究在理論上建構了太赫茲輻射性質與超熱電子束時空特徵的映射關係,給出了太赫茲脈寬與電子束脈寬、束斑尺寸、發射角等參數的定量聯繫。該研究準確地表徵了雷射-固體靶作用中幾十飛秒量級的超熱電子束脈寬,發現超強雷射加速的電子束在產生時具有與驅動雷射類似的脈寬,在傳輸過程中由於速度分散和角發散導致縱向時間寬度和橫向空間尺寸逐漸展寬;直接觀測到了由於雷射脈衝二次加速和靶面鞘層場導致的超熱電子回流動力學,發現當高對比雷射與薄膜靶相互作用後,電子束在靶前後表面鞘層場之間來回反彈,持續時間可達百飛秒量級。這些結果展示了單發、無損、原位、高時間分辨率的超熱電子表徵手段,有助於理解和優化基於超熱電子的超快輻射和粒子源時空特性並發展相關應用。

相關成果以Femtosecond dynamics of fast electron pulses in relativistic laser-foil interactions為題,發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部和中國科學院的支持。


利用太赫茲相干渡越輻射診斷超熱電子束脈寬


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