Laser-äratusvälja kiirendus (LWFA) on oluline kiirendamise vahend, mis eristab seda osakeste tavapärasest RF kiirendusest. LWFA võib genereerida kiirendusgradiente GeV/cm, mis eeldatavasti vähendab oluliselt gaasipedaalide suurust ja maksumust ning võimaldab brahhüteraapia.LWFA muudab LWFA muundab laserimpulsi valgusenergia kiirendatud elektronide kineetiliseks energiaks. Meditsiinirakenduste jaoks vajalik elektronenergia on kümneid kuni sadu keV, mis vastab laseri teravustamise intensiivsusele 1014 W/cm2 või rohkem, ja kui teravustamise läbimõõt on 20 μm, peab laseri tippvõimsus jõudma gigavati tasemeni.
Selles numbris esitatakse 2022. aastal avaldatud ülevaateartikkel [1], et arutada ülikiire kiudlasertehnoloogia ja tugeva impulsi edastamise tehnoloogiat, mis on vajalik vähiravis kasutatava LWFA jaoks. Endoskoopilises LWFA-s, nagu on näidatud joonisel 1, ergastavad suure võimsusega femtosekundilised impulsid tahkis-süsinik-nanotorusid ja laseri äratusväli on LWFA suure tihedusega, kus elektrone saab kiirendada kümnete kuni sadade keV-ni, mis on piisav hävitada vähirakke terveid kudesid kahjustamata.
Ülikiiretes kiudlaserites edastatakse signaalvalgus ja pumbavalgus kius pikkade tegevuskaugustega juhitavate lainetena, mis koos kiu kõrge pinna-mahu suhtega hõlbustab kiu keskmise võimsuse suurendamist. kiudlaser. Suure tippvõimsusega ülikiired kiudlasersüsteemid kasutavad tavaliselt ülem-ostsillaatori-võimsusvõimendi (MOPA) arhitektuuri, milles ülikiire kiudostsillaator annab stabiilseid algimpulsse femtosekundi või pikosekundi vahemikus. Mittelineaarsuse ja materiaalse kahjuga seotud probleemide lahendamiseks kasutavad suure võimsusega ülikiired kiudlaserid tavaliselt piiksutatud impulssvõimenduse (CPA) tehnoloogiat ja suure režiimiga (LMA) kiude.
Laseri tippvõimsust suurendatakse kümnetelt või sadadelt megavattidelt gigavattideni. Sinised kolmnurksed andmepunktid ümbritsevad intensiivsusjoont 10 GW / cm2 lähedal, peegeldades mittelineaarse faasi akumuleerumise seatud piiranguid. Suurema tippvõimsuse saavutamiseks võib kasutada mitme ülikiire kiuderguti koherentset kiirkombinatsiooni (CBC).
Endoskoopilistes rakendustes saab õõnessüdamiku kiudu kasutada painduva kanalina, et edastada gigavatise tippvõimsusega laserimpulsse ravikoha lähedal asuvasse LWFA seadmesse. Sel juhul levib optiline impulss peamiselt õhusüdamikus, leevendades materiaalse kahju probleemi, samal ajal kui nii mittelineaarsus kui ka dispersioon vähenevad oluliselt. On näidatud, et 40 μm režiimi-välja diameetriga (MFD) ja umbes 25 cm painderaadiusega õhusüdamiku kiud edastavad impulsse laiusega 500 fs, energiaga 500 μJ ja tippvõimsusega 1 GW .Aastal 2016 Mattia Michieletto jt. pakkus välja uudse antiresonantse õhusüdamiku kiudu (pikkus 5 m, MFD umbes 22 μm ja painderaadius 16 cm), mis on võimeline väikese kadu korral edastama pikosekundilisi impulsse keskmise võimsusega kuni 70 W.
Kokkuvõtteks võib öelda, et kiiresti arenev ülikiire kiudlasertehnoloogia on võimeline edastama LWFA jaoks gigavatise tippvõimsusega femtosekundilisi impulsse ning õõneskiud on võimelised edastama selliseid ülilühikesi ja ülivõimsaid impulsse. Eeldatakse, et nende kahe tehnoloogia kombinatsioon võimaldab tulevikus suure tihedusega LWFA-põhist endoskoopilist vähiravi.
