用泵浦激光产生的等离子透镜可以大幅度提高激光的光强

全息等离子透镜原理图。(a) 两束泵浦光在气体中重叠（D是沿z方向的长度），使之干涉图案是一个正弦波带板。(b) 在延迟时间内，探测光穿过所得到的结构并成一个或多个衍射级。(c) 重叠泵浦光的强度分布和由此产生的折射率指数调制。（d）在一个延迟的时间，折射调制的峰值指数作为时间的函数，由于泵浦光和探测光的作用，等离子体密度可能会发生变化。幅度和时间尺度都取决于所选择的非线性机制。来源：Physical Review Letters (2022). DOI：10.1103/PhysRevLett.128.065003

       由劳伦斯利弗莫尔国家实验室、加州大学伯克利分校和普林斯顿大学组成的研究团队基于等离子体技术制造了用于拍瓦级激光束的透镜。这项研究成果发表在顶级期刊《Physical Review Letters》上，本文描述了他们研发的两种技术。

        从事粒子加速器和核聚变研究工作的物理学家希望其他研究人员能够建造出比现有可用的更强大的激光器。这项工作一直被用于制造激光的固态光学技术所阻碍—给它们过高的功率会损坏产生激光的部件，使它们失去产生激光的作用。在这项新的工作中，研究人员注意到，其他研究人员发现等离子体可用于制造光学元件，如放大器和镜子。他们想知道同样的情况是否也适用于产生极强激光束的那种透镜。因此他们提出了一个概念，在给定的等离子体中诱导高密度和低密度的模式。他们注意到，通过它的光会表现出基于等离子体密度的相移。

       实际上研究人员并没有建造这样的激光器，而是提出了两种可能建造它的方法。第一种方法是在气体样本上发射两束泵浦光，第一束激光将气体电离成等离子体，而第二个则没有电离，其结果是具有高密度和低密度等离子环的等离子体可以用作激光透镜。第二种方法是在已经存在的等离子体上发射两个泵浦光，将其中的一部分推向高强度区域，而将剩下的部分推向低强度区域。与第一种方法类似，最终结果是开发了一种可用作高功率激光透镜的结构。

       研究人员通过模拟测试了他们的想法，发现第一种方法可用于产生强度高达 10 15 W/cm 2的激光束，而第二种方法可用于产生强度高达 10 18 W/cm2的激光束。