近日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、加州大學伯克利分校和普林斯頓大學的一組研究人員開發(fā)了基于等離子體技術制造具有拍瓦級功率的激光束透鏡。在他們發(fā)表的《物理評論快報》論文中，詳細描述了他們所開發(fā)的兩種技術。

■全息等離子透鏡示意圖。(a)兩個泵浦激光器在氣體中重疊（沿z的范圍是D）。(b)在延遲時間，探測激光穿過所得結構并衍射成一個或多個級。(c)重疊泵的強度分布和由此產生的折射率調制。(d)作為時間函數的折射率調制峰值，顯示泵浦到達時結構的形成。幅度和時間尺度都取決于所選擇的非線性機制

當前，從事粒子加速器和聚變研究工作的物理學家希望能夠制造出比現在可用的更強大的激光器。用于制造激光器的固態(tài)光學技術阻礙了此類工作，更大的功率會損壞產生激光器的部件。

在這項新努力中，研究人員指出，其他研究人員發(fā)現等離子體可用于制造光學元件，如放大器和透鏡。他們想知道產生極強激光束所需的那種透鏡是否也是如此。對此，他們提出了一個概念，涉及在給定的等離子體中誘導高密度和低密度的模式。光通過它時，會經歷一個基于等離子體密度的相移。

研究人員實際上并沒有制造這樣的激光器，而是提出了兩種可能的制造方法。第一種方法涉及在氣體樣本上發(fā)射兩個泵浦激光器。第一束激光將氣體電離成等離子體，而第二束則沒有。結果是具有高密度和低密度等離子環(huán)的靶心配置的等離子可以用作激光透鏡。

第二種方法是向已經存在的等離子體發(fā)射兩束泵浦激光，將其中的一些部分推向高強度區(qū)域，而將其他部分推向低強度區(qū)域。與第一種方法一樣，最終結果是開發(fā)了一種可用作高功率激光透鏡的靶心配置。

研究人員創(chuàng)建了模擬進行測試，發(fā)現第一種方法可用于產生強度高達10¹⁵W/cm²的激光束，而第二種方法產生的激光束強度高達10¹⁸W/cm²。