Ученым удалось смоделировать линзу для лазера из плазмы

Обычно лазерное излучение фокусируют с помощью стеклянной оптической линзы. Но у стекла и других материалов есть физические ограничения, из-за которых они не выдержит ту энергию, с которой будут работать лазеры следующего поколения. Они просто испарятся, если интенсивность излучения увеличить ещё на порядок–другой от нынешнего. Ученые считают, что им удалось найти выход в создании линз из плазмы — из упорядоченной определённым образом в пространстве смеси из ионов и свободных электронов.

Исследованием различных физических явлений, в процессе создания голографических линз из плазмы, занимается группа учёных из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL). Данные об их работе опубликованы в издании Physical Review Letters. Так как плазма имеет гораздо более высокую плотность энергии, чем стекло или другие материалы, она может выдерживать гораздо более высокие оптические плотности, что позволяет использовать более высокую интенсивность и мощность лазера.

Для того, чтобы доказать свою теорию, учёные провели моделирование ряда физических процессов с использованием плазменных линз для фокусирования лазеров. Лабораторные расчёты показали, что лучше всего лазерные лучи фокусируют голографические плазменные линзы, во многом похожие на дифракционные решётки. Модели показали, что даже ощутимые неоднородности в плотности плазменных образований неплохо справляются с фокусировкой высокоинтенсивного излучения.

«Наш новый подход к использованию плазмы для фокусировки основан на дифракции — как в голограмме или зонной пластине — а не на преломлении, как в традиционной конструкции линзы, — заявил один из авторов исследования. — Дифракция делает плазменную оптику нечувствительной к недостаткам плотности плазмы, что очень важно, поскольку в целом трудно создать плазму с оптически точными свойствами».

Так как плазменная оптика создается из газа, эти линзы будут особенно хорошо подходить для лазерных систем с высокой частотой повторения, таких как лазер L3-HAPLS, разработанный LLNL в Чешской Республике, а также для потенциальных систем  инерциального термоядерного синтеза.