Ускоряването на лазерно пробуждащо поле (LWFA) е важно средство за ускоряване, което го отличава от конвенционалното радиочестотно ускоряване на частици. LWFA може да генерира градиенти на ускорение от GeV/cm, което се очаква значително да намали размера и цената на педалите за газ и да позволи брахитерапия.LWFA преобразува LWFA преобразува светлинната енергия на лазерен импулс в кинетичната енергия на ускорените електрони. Електронната енергия, необходима за медицински приложения, е десетки до стотици keV, съответстваща на интензитет на лазерно фокусиране от 1014 W/cm2 или повече, и ако диаметърът на фокусиране е 20 μm, пиковата лазерна мощност трябва да достигне нивото на гигават.
В този брой е представена обзорна статия, публикувана през 2022 г. [1], за да се обсъди ултрабързата лазерна технология с влакна и технологията за доставяне на силни импулси, необходими за LWFA за лечение на рак. В ендоскопски LWFA, както е показано на фигура 1, фемтосекундни импулси с висока мощност възбуждат въглеродни нанотръби в твърдо състояние, а лазерното пробуждащо поле е с висока плътност на LWFA, където електроните могат да бъдат ускорени до десетки до стотици keV, което е достатъчно за унищожават раковите клетки, без да увреждат здравите тъкани.
При свръхбързите влакнести лазери сигналната светлина и светлината на помпата се предават във влакното като насочени вълни с дълги разстояния на действие, което, заедно с високото съотношение повърхност/обем на влакното, улеснява увеличаването на средната мощност на фибролазер. Лазерните системи с ултрабързи влакна с висока пикова мощност обикновено използват архитектура на главен осцилатор-усилвател на мощност (MOPA), в която ултрабърз влакнен осцилатор осигурява стабилни начални импулси във фемтосекундния или пикосекундния диапазон. За да се справят с предизвикателствата на нелинейността и материалните щети, високомощните свръхбързи влакнести лазери обикновено използват технология за усилване на чирпирани импулси (CPA) и влакна с голяма област на мода (LMA).
Пиковата мощност на лазера се увеличава от десетки или стотици мегавати до гигаватови нива. Сините триъгълни точки за данни обграждат линията на интензитет близо до 10 GW/cm2, отразявайки ограниченията, наложени от нелинейното натрупване на фаза. За постигане на по-висока пикова мощност може да се използва кохерентно комбиниране на лъчи (CBC) на множество свръхбързи възбудители на влакна.
В ендоскопските приложения влакното с куха сърцевина може да се използва като гъвкав канал за доставяне на лазерни импулси с гигаватова пикова мощност към устройството LWFA близо до мястото на лечение. В този случай оптичният импулс се разпространява главно във въздушното ядро, смекчавайки проблема с материалните щети, докато както нелинейността, така и дисперсията са значително намалени. Доказано е, че влакната с въздушна сърцевина с диаметър на модовото поле (MFD) 40 μm и радиус на огъване около 25 cm предават импулси с ширина 500 fs, енергия 500 μJ и пикова мощност 1 GW .През 2016 г. Mattia Michieletto и др. предложи ново антирезонансно влакно с въздушна сърцевина (дължина 5 m, с MFD около 22 μm и радиус на огъване 16 cm), способно да предава пикосекундни импулси със средна мощност до 70 W при ниска загуба.
В заключение, бързо развиващата се лазерна технология с ултрабързи влакна е в състояние да доставя фемтосекундни импулси с гигаватова пикова мощност за LWFA, а влакната с куха сърцевина са в състояние да предават такива ултракъси и ултра-мощни импулси. Очаква се комбинацията от тези две технологии да даде възможност за ендоскопско лечение на рак с висока плътност, базирано на LWFA.
