Ubrzanje laserskog budnog polja (LWFA) je važno sredstvo za ubrzanje koje ga razlikuje od konvencionalnog RF ubrzanja čestica. LWFA može generirati gradijente ubrzanja od GeV/cm, za koje se očekuje da će značajno smanjiti veličinu i cijenu pedala za gas i omogućiti brahiterapija.LWFA pretvara LWFA pretvara svjetlosnu energiju laserskog impulsa u kinetičku energiju ubrzanih elektrona. Energija elektrona potrebna za medicinske primjene je desetine do stotine keV, što odgovara intenzitetu laserskog fokusiranja od 1014 W/cm2 ili više, a ako je prečnik fokusiranja 20 μm, vršna snaga lasera treba da dostigne nivo od gigavata.
U ovom broju predstavljen je pregledni članak objavljen 2022. [1] u kojem se raspravlja o tehnologiji ultrabrzog laserskog vlakna i tehnologiji isporuke snažnog impulsa koja je potrebna za LWFA za liječenje raka. U endoskopskoj LWFA kao što je prikazano na slici 1, femtosekundni impulsi velike snage pobuđuju ugljikove nanocijevi u čvrstom stanju, a lasersko buđenje je pri velikoj gustini LWFA, gdje se elektroni mogu ubrzati na desetine do stotine keV, što je dovoljno za uništavaju ćelije raka bez oštećenja zdravog tkiva.
U ultrabrzim laserima s vlaknima, signalno svjetlo i svjetlo pumpe se prenose u vlaknu kao vođeni valovi s velikim udaljenostima djelovanja, što, zajedno s visokim omjerom površine i zapremine vlakna, olakšava povećanje prosječne snage vlakna. fiber laser. Ultrabrzi laserski laserski sistemi velike vršne snage obično koriste arhitekturu master-oscillator-power-amplifier (MOPA), u kojoj ultrabrzi oscilator vlakana daje stabilne početni impulse u femtosekundnom ili pikosekundnom opsegu. Kako bi odgovorili na izazove nelinearnosti i materijalne štete, ultrabrzi laseri velike snage obično koriste tehnologiju pojačanja čipovanog impulsa (CPA) i vlakna velike površine moda (LMA).
Maksimalna snaga lasera se povećava sa desetina ili stotina megavata na nivoe gigavata. Plave trouglaste tačke podataka okružuju liniju intenziteta blizu 10 GW/cm2, odražavajući ograničenja nametnuta nelinearnom faznom akumulacijom. Da bi se postigla veća vršna snaga, može se koristiti koherentna kombinacija snopa (CBC) više ultrabrzih pobuđivača vlakana.
U endoskopskim aplikacijama, vlakno sa šupljim jezgrom može se koristiti kao fleksibilni kanal za isporuku laserskih impulsa gigavatne vršne snage do LWFA uređaja u blizini mjesta tretmana. U ovom slučaju, optički impuls se širi uglavnom u vazdušnom jezgru, ublažavajući problem materijalne štete, dok su i nelinearnost i disperzija znatno smanjeni. Pokazalo se da vlakna sa vazdušnom jezgrom prečnika modnog polja (MFD) od 40 μm i radijusa savijanja od oko 25 cm prenose impulse širine 500 fs, energije od 500 μJ i vršne snage od 1 GW .U 2016, Mattia Michieletto i dr. predložio je novo antirezonantno vlakno sa vazdušnim jezgrom (dužine 5 m, sa MFD-om od oko 22 μm i radijusom savijanja od 16 cm), sposobno za prenos pikosekundnih impulsa prosječne snage do 70 W uz male gubitke.
U zaključku, tehnologija ultrabrzih laserskih vlakana koja se brzo razvija je sposobna da isporuči femtosekundne impulse sa gigavatnom vršnom snagom za LWFA, a vlakna sa šupljim jezgrom su sposobna prenijeti takve ultrakratke i ultra-snažne impulse. Očekuje se da će kombinacija ove dvije tehnologije omogućiti endoskopsko liječenje raka visoke gustine na bazi LWFA u budućnosti.
