強場物理實驗室參訪

​強場物理實驗室參訪

By Shih Kao

Multiple Choice

一台 100 TW（10¹⁴ W）超快雷射 的峰值功率，與台灣一座核能電廠（單機組 ~1 GW 發電功率）相比，哪個比較大？

• 台灣核能電廠（1 GW）比較大

• 100 TW 超快雷射峰值功率比較大

• 兩者差不多

• 無法比較，單位不同

Multiple Choice

100 TW 超快雷射的峰值功率遠高於核電廠（~1 GW）輸出，為什麼雷射卻不會把電網的電「一次用光」？

• 雷射實際並沒有到 100 TW

• 雷射有特殊的能源來源，不用接電網

• 電網會即時補充，所以永遠用不完

• 因為 100 TW 是瞬間峰值，脈衝非常短，平均功率很低

Multiple Choice

在 Chirped Pulse Amplification (CPA) 技術中，為什麼必須在放大之前先把超短雷射脈衝「時間上拉長（展頻、展時）」？

• 避免脈衝強度過高而損壞增益介質或光學元件

• 增加雷射的總能量

• 讓雷射的顏色變得更漂亮

Multiple Choice

在 CPA (Chirped Pulse Amplification) 技術中，我們如何實現「脈衝展時」與「脈衝壓縮」？

• 改變雷射放大器的溫度來控制脈衝時間

• 把脈衝切成許多小片段再拼回去

• 利用色散元件（如光柵、棱鏡對、chirped mirrors），讓不同顏色的光走不同路徑 → 拉長或壓縮脈衝

Multiple Choice

為什麼在 CPA 技術中，當脈衝能量已放大到焦耳等級並經過壓縮後，雷射必須在 真空環境 中傳輸？

• 因為雷射在空氣中會失去相干性

• 因為空氣會吸收所有的雷射能量

• 因為在真空中光速比較快，所以脈衝才不會變形

• 因為空氣中的非線性效應（自聚焦、游離產生電漿）會立刻破壞脈衝

Multiple Choice

在雷射電漿電子加速器 (Laser Wakefield Accelerator, LWFA) 中，電子是如何被加速的？

• 電子像衝浪一樣，乘上雷射激發出的電漿波浪

• 雷射的電場直接把電子「推」到高能量

• 雷射的光壓把電子一路推到光速

• 透過光子吸收能量直接升級成高能電子

Multiple Choice

在超快雷射驅動的質子加速中，主要加速質子的機制是什麼？

• 質子像衝浪一樣，乘上雷射激發出的電漿波浪

• 雷射會引發核反應直接產生質子

• 雷射照射靶材 → 靶材游離 → 輕電子先逃逸 → 與剩下的離子分離，形成強電場 → 推動離子

• 雷射的磁場把質子甩出去

Multiple Choice

在我們實驗室嘗試的 p–B Fusion (質子–硼聚變) 中，雷射是如何幫助產生核融合反應的？

• 雷射聚焦在氣體團簇上 → 團簇被完全游離後產生庫侖爆炸 → 炸出質子 → 質子再撞上硼產生聚變

• 雷射的光子直接與硼發生光核作用

• 雷射把硼原子直接融合成氦

• 雷射直接把質子推進硼原子核裡

Multiple Choice

高階諧波產生 (HHG) 的物理過程主要包括哪三個步驟？

• 電子受激 → 輻射可見光 → 回到基態

• 隧穿游離 → 自由電子在雷射場中加速 → 重組並放出高能光子

• 兩個光子融合成一個高能光子

• 原子核被強場擊穿釋放高階諧波