由数千个光纤激光器的大规模阵列组成的革命性激光系统

通过用光纤放大器和电信组件网络代替通常为激光器配备的单片式棒状放大器，科学家旨在利用光纤激光器的效率，可控性和高平均功率能力来产生高能量，高重复频率的脉冲源。

ORC光纤拉丝塔

一个国际物理学家团队提出了一种受电信技术启发的革命性激光系统，用于生产下一代粒子加速器，例如大型强子对撞机（LHC）。

国际相干放大网络（ICAN）提出了一个新的激光系统，该系统由成千上万的光纤激光器组成，既用于CERN实验室的基础研究，又用于质子治疗和核such变等更实际的任务。

这项研究的结果今天发表在《自然光子学》上。

激光可以在很短的时间内（以飞秒为单位）提供以皮瓦为单位的大功率能量爆发，或者是世界上所有发电厂功率的千倍。

紧凑型加速器对于医学中的应用任务也具有重要的社会意义，例如使质子疗法民主化以治疗癌症的独特方法，或者在某些情况下可以减少危险核废料寿命的环境10万年甚至几十年甚至更少。

但是，有两个主要障碍阻碍了高强度激光在未来成为可行和广泛使用的技术。首先，高强度激光器通常仅以每秒一个激光脉冲的速率运行，而在实际应用中则需要每秒运行数万次。第二个原因是超强激光器效率低下而臭名昭著，其产生的输出功率仅为输入功率的百分之一。由于实际应用将需要几十千瓦至兆瓦的输出功率，因此以如此低的效率生产这种功率在经济上是不可行的。

为了弥合这种技术鸿沟，ICAN财团是由école理工学院发起和协调的，由欧盟资助的项目，由南安普敦大学的光电研究中心，耶拿和CERN以及世界各地的其他12个著名实验室组成。利用光纤激光器的效率，可控性和高平均功率能力来产生高能量，高重复率的脉冲源。

目的是取代通常为激光器配备光纤放大器和电信组件网络的常规单片式棒状放大器。

负责该财团的écolePolytechnique的GérardMourou表示：“今天证明的一个重要应用是，可以在很短的距离（以厘米而不是千米为单位）上将粒子加速转化为高能，这与传统技术一样。当我们知道当今高能物理受到加速器的过大尺寸，数十公里的尺寸和数十亿欧元的成本的限制时，此功能至关重要。大量减少尺寸和成本对于高能物理的未来至关重要。”

ORC的Bill Brocklesby博士补充说：“用于高能物理的典型CAN激光器可能使用数千根光纤，每根光纤都承载少量的激光能量。它具有依靠经过良好测试的电信元件（例如光纤激光器和其他组件）的优势。由于激光二极管泵浦，光纤激光器具有出色的效率。它还提供了更大的表面冷却面积，因此可以实现高重复率操作。

“最严格的困难是将激光调相到一个波长的一小部分内。这个困难似乎无法克服，但实际上已经解决了一个主要障碍：概念的初步证明表明，可以控制数千根光纤，以提供足够强大的激光输出，从而以10 kHz的重复频率将电子加速为几GeV的能量–改善了至少是当今最先进激光器的一万倍。”

这种组合的光纤激光系统应提供必要的功率和效率，从而可以经济地生产相对于几百米的毫米长度的相对论质子大通量。