Cientistas modelaram lentes de plasma que criarão lasers superpoderosos

Tradicionalmente, a radiação laser é focada usando ótica de vidro. Mas nenhum vidro pode suportar a energia com a qual a próxima geração de lasers funcionará. Ele simplesmente evaporará se a intensidade da radiação for aumentada em outra ordem ou duas da atual. Uma saída pode ser encontrada na criação de lentes de plasma – a partir de uma mistura de íons e elétrons livres ordenados de uma certa maneira no espaço. As lentes serão literalmente criadas do nada.

Fonte da imagem: Matthew Edwards/LLNL

O estudo de fenômenos físicos no processo de criação de lentes holográficas a partir de plasma foi realizado por um grupo de cientistas do Laboratório Nacional de Livermore. Lawrence (LLN). Dados sobre o trabalho publicados na publicação Physical Review Letters. Como o plasma tem uma densidade de energia muito maior do que o vidro, ele pode suportar densidades ópticas muito mais altas, o que abre caminho para maior intensidade e energia do laser.

Para testar a teoria, os cientistas simularam vários processos físicos usando lentes de plasma para focar os lasers. Os cálculos mostraram que os feixes de laser são melhor focalizados por lentes de plasma holográficas, em muitos aspectos semelhantes às grades de difração. Os modelos mostraram que mesmo inomogeneidades perceptíveis na densidade das formações de plasma fazem um bom trabalho ao focalizar a radiação de alta intensidade.

Fonte da imagem: LLNL

«Nossa nova abordagem de usar plasma para focar é baseada na difração – como em um holograma ou em uma placa de zona – e não na refração, como em um design tradicional de lente, disse um dos autores do estudo. “A difração torna a óptica do plasma insensível às desvantagens da densidade do plasma, o que é muito importante porque geralmente é difícil criar plasma com propriedades opticamente precisas”.

Como as ópticas de plasma são transicionais e feitas de gás, essas lentes seriam particularmente adequadas para sistemas de laser de alta taxa de repetição, como o laser L3-HAPLS que está sendo desenvolvido pelo LLNL na República Tcheca, bem como potenciais sistemas de fusão inercial.