Pospeševanje z laserskim prebujanjem (LWFA) je pomembno sredstvo pospeševanja, po katerem se razlikuje od običajnega RF pospeševanja delcev. LWFA lahko ustvari gradiente pospeška GeV/cm, kar naj bi znatno zmanjšalo velikost in ceno stopalk za plin ter omogočilo brahiterapija.LWFA pretvori LWFA pretvori svetlobno energijo laserskega impulza v kinetično energijo pospešenih elektronov. Energija elektronov, potrebna za uporabo v medicini, je na desetine do stotine keV, kar ustreza intenzivnosti laserskega ostrenja 1014 W/cm2 ali več, in če je premer ostrenja 20 μm, mora največja laserska moč doseči raven gigavatov.
V tej številki je predstavljen pregledni članek, objavljen leta 2022 [1], ki razpravlja o ultrahitri laserski tehnologiji z vlakni in tehnologiji močnega impulza, ki je potrebna za LWFA za zdravljenje raka. V endoskopskem LWFA, kot je prikazano na sliki 1, visokozmogljivi femtosekundni impulzi vzbujajo trdne ogljikove nanocevke, lasersko prebujeno polje pa je pri visoki gostoti LWFA, kjer se elektroni lahko pospešijo na desetine do stotine keV, kar zadostuje za uniči rakave celice, ne da bi poškodoval zdravo tkivo.
Pri ultrahitrih laserjih z vlakni se signalna svetloba in svetloba črpalke prenašata v vlaknu kot vodeni valovi z dolgimi razdaljami delovanja, kar skupaj z visokim razmerjem med površino in prostornino vlakna olajša povečanje povprečne moči fiber laser. Ultrahitri optični laserski sistemi z visoko največjo močjo običajno uporabljajo arhitekturo glavnega oscilatorja-ojačevalnika moči (MOPA), v kateri ultrahitri optični oscilator zagotavlja stabilne začetne impulze v femtosekundnem ali pikosekundnem območju. Za reševanje izzivov nelinearnosti in materialne škode visokozmogljivi laserji z ultrahitrimi vlakni običajno uporabljajo tehnologijo ojačevanja čirpiranih impulzov (CPA) in vlakna z velikim območjem (LMA).
Najvišja moč laserja se poveča z več deset ali sto megavatov na gigavatne ravni. Modre trikotne podatkovne točke obdajajo intenzivnostno črto blizu 10 GW/cm2, kar odraža omejitve, ki jih nalaga nelinearno kopičenje faz. Za doseganje večje konične moči je mogoče uporabiti koherentno združevanje žarkov (CBC) več vzbujalnikov ultrahitrih vlaken.
V endoskopskih aplikacijah se lahko vlakno z votlim jedrom uporablja kot prilagodljiv kanal za dovajanje laserskih impulzov največje moči gigavatov do naprave LWFA v bližini mesta zdravljenja. V tem primeru se optični impulz širi predvsem v zračnem jedru, kar ublaži problem materialne škode, medtem ko sta nelinearnost in disperzija močno zmanjšani. Vlakna z zračnim jedrom s premerom modusnega polja (MFD) 40 μm in polmerom upogiba približno 25 cm dokazano prenašajo impulze s širino 500 fs, energijo 500 μJ in največjo močjo 1 GW. .Leta 2016 sta Mattia Michieletto et al. predlagal novo protiresonančno vlakno z zračnim jedrom (dolžina 5 m, z MFD približno 22 μm in polmerom upogiba 16 cm), ki je sposobno prenašati pikosekundne impulze s povprečno močjo do 70 W pri nizki izgubi.
Skratka, hitro razvijajoča se laserska tehnologija z ultrahitrimi vlakni je sposobna oddajati femtosekundne impulze z gigavatno največjo močjo za LWFA, vlakna z votlim jedrom pa so sposobna prenašati tako ultrakratke in ultra-močne impulze. Pričakuje se, da bo kombinacija teh dveh tehnologij v prihodnosti omogočila endoskopsko zdravljenje raka z visoko gostoto LWFA.
