衍射光栅是为世界上最强大的激光器而设计的。免费技术图书馆新闻

为世界上最强大的激光器创建衍射光栅

20.09.2022

利弗莫尔国家实验室的研究人员Lawrence (LLNL) 及其同事设计并制造了新的衍射光栅，用于在世界上最强大的激光系统中压缩高能激光脉冲。新设计可以在一个脉冲中传输 10 PW 的能量（1016 W）。这大约是美国电网总容量的十倍，这对于许多科学领域都是必要的。

四个 HELD 衍射光栅（高能低色散光栅），尺寸为 85? 每个 70 厘米将安装在捷克共和国的 ELI-Beamlines L4-ATON 激光系统中。这种米级 HELD 光栅可能有助于创建功率为 20 至 50 PW 的未来超快激光系统。

在激光系统中，衍射光栅用于扩展然后压缩宽带激光脉冲。啁啾脉冲放大（CPA）方法由物理学家 Gerard Albert Mourou 和 Donna Strickland 于 1985 年提出，并因此获得了 2018 年的诺贝尔物理学奖。目前，CPA方法是唯一获得拍瓦级激光脉冲的方法。

多亏了新的衍射光栅，L4-ATON 设施将能够产生 1,5 kJ 的脉冲能量，持续时间为 150 fs（飞秒，10-15 s），这相当于传输前所未有的 10 PW 以每分钟一个脉冲的重复率。实现这些能量将为等离子和高能量密度物理学、天体物理学、激光粒子加速、先进医学诊断、工业加工技术和核材料检测等领域的革命性研究打开大门。

与现代 NIF ARC 阵列相比，HELD 阵列的能量密度高出 3,4 倍。它们足够大、足够高效且足够坚固，可以承受激光脉冲的高能量密度。时间拉伸和光谱激光“射”衍射光栅减少了放大光学系统的能量负载，保护其免受损坏。放大后，激光脉冲再次被压缩，从而达到最高能量而不损害光放大通道。

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神经元评估习惯的好处 03.09.2015

习惯是一种根深蒂固的行为形式，它独立于我们的意识而起作用：我们毫不犹豫地在早上找到去厨房的路，然后自动进入交通工具或上车。人们认为，习惯性行为有助于让大脑摆脱常规，让它做一些更重要的事情——更准确地说，不是整个大脑，而是前额叶皮层，我们负责更高认知功能的主要分析中心。这种习惯本身会进入称为基底神经节的皮层下结构。（请注意，我们现在谈论的是无害的行为仪式，而不是对酒精、尼古丁等的成瘾。）

麻省理工学院的 Ann Graybiel 小组多年来一直在研究习惯的神经机制。前段时间，他们能够证明常规动作的方案不仅存储在皮层下区域，而且还存储在前额叶皮层中，正是由于皮层，行为仪式才能恢复，即使看起来他们已经被完全遗忘了。至于它们的外观，在这里可以发现行为的自动性是在所谓的纹状体或纹状体中产生的，它恰好属于皮层下基底神经节。此外，这伴随着电节律的变化：新信息发展过程中出现的伽马波在材料固化时被贝塔波所取代。

对猴子的实验表明，大约 1 个纹状体神经元积极参与习惯的形成。动物在屏幕上看到一个点图案，如果有一个特殊的、突出显示的点，它们会收到一份美味的果汁。当眼睛偶然发现这个点（这是偶然编程的）时，它的颜色发生了变化——这意味着食物很快就会出现。随着时间的推移，动物的眼睛开始重复通常的路线——猴子出于习惯，做出了习得的动作，希望那里再次出现一种治疗的迹象。

通过同时观察神经细胞的活动，研究人员发现，日常行为的形成伴随着特征性的神经信号，仿佛在指示记录节目的开始和结束。他们对第二个，也是最后一个信号特别感兴趣。起初，它出现在不同的时间段，但随后集中在将“奖励”点的外观与奖励本身分开的 400 毫秒间隔。随着习惯的逐渐巩固，也就是随着每一次重复动作，时间窗内神经细胞的活动越来越强。

这种相关性表明，最终的神经活动有助于加强重复性动作，最终分析是否值得同化一种新的行为仪式。事实上，最终信号的设计取决于观看点的时间和奖励的质量等条件。例如，用眼睛扫描带有图案的屏幕所花费的时间越少，最终形成的信号就越清晰，信号就越强。此外，一些神经元只对搜索所需点所花费的时间作出反应，另一些只对奖励作出反应，还有一些神经元将这两个参数都考虑在内。

换句话说，每个习惯都有代价，大脑中有一个特殊的系统可以比较强化某种行为模式的好处和新仪式所需的成本。如果从中获得的好处超过了时间和精力的花费，就会形成这种习惯。当然，这种比较并不总是充分的，而且，很明显，许多以强迫行为为特征的神经精神障碍与对某种自动行为的利弊的错误评估恰恰相关。

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