Күптән түгел, Россия Фәннәр академиясенең гамәли физика институты eXawatt экстремаль яктылыкны өйрәнү үзәген (XCELS) тәкъдим итте, зур фәнни җайланмалар өчен тикшеренү программасы.югары көчле лазерлар. Проект бик күп төзелешне үз эченә алаюгары көчле лазерОптик параметрик чыршы импульсын көчәйтү технологиясенә нигезләнеп, зур аппертуралы калий дидетерий фосфат (DKDP, химик формула KD2PO4) кристалллары, көтелгән гомуми күләме 600 PW иң югары импульс. Бу эш XCELS проекты һәм аның лазер системалары турында мөһим детальләр һәм тикшеренү нәтиҗәләре бирә, ультра көчле яктылык кырының үзара бәйләнешенә бәйле кушымталарны һәм потенциаль йогынтысын тасвирлый.
XCELS программасы 2011-нче елда иң югары көчкә ирешү максаты белән тәкъдим ителделазер200 PW импульс чыгару, хәзерге вакытта 600 PW кадәр яңартылган. Аныңлазер системасыөч төп технологиягә таяна:
. CPA) технология;
(2) DKDP-ны уртача, ультра киң полосалы фазага туры килү 910 нм дулкын озынлыгы янында тормышка ашырыла;
(3) Параметрик көчәйткечне суырту өчен меңләгән джулларның импульс энергиясе булган зур аппертура неодим пыяла лазеры кулланыла.
Ультра киң полосалы фаза туры килүе күп кристаллларда очрый һәм OPCPA фемтосекунд лазерларында кулланыла. DKDP кристаллары кулланыла, чөнки алар практикада дистәләгән сантиметр аппертурага кадәр үстерелә торган һәм шул ук вакытта күп PW көчен көчәйтү өчен яраклы оптик сыйфатларга ия булган бердәнбер материал.лазерлар. DKDP кристаллының ND пыяла лазерның икеләтә ешлыгы белән суыртылганда, көчәйтелгән импульсның йөртүче дулкын озынлыгы 910 нм булса, дулкын векторының туры килмәвенең Тейлорның киңәюенең беренче өч шарты 0 була.
Рәсем 1 - XCELS лазер системасының схематик макеты. Алгы очында үзәк дулкын озынлыгы 910 нм (1 нче рәсемдә 1,3) һәм 1054 нм наносекунд импульслары OPCPA насос лазерына (1 нче рәсемдә 1,1 һәм 1,2) сайланган фемтосекунд импульслары барлыкка килгән. Алгы өлеше бу импульсларның синхронизациясен, кирәкле энергия һәм спатиотемпораль параметрларны тәэмин итә. Higherгары кабатлау ставкасында (1 Гц) эшләгән арадаш OPCPA сайраган импульсны дистәләрчә джулга көчәйтә (1 нче рәсемдә 2). Импульс Booster OPCPA белән тагын бер киложул нурына көчәйтелә һәм 12 охшаш суб-нурга бүленә (1 нче рәсемдә 4). Соңгы 12 OPCPAда, 12 сайраган җиңел импульсның һәрберсе киложул дәрәҗәсенә көчәйтелә (1 нче рәсемдә 5), аннары 12 кысу полосасы белән кысыла (1 нче рәсемдә GC 6). Акусто-оптик программалаштырыла торган дисперсия фильтры алгы өлештә төркем тизлеге дисперсиясен һәм югары тәртип дисперсиясен төгәл контрольдә тоту өчен кулланыла, импульсның иң кечкенә киңлеген алу өчен. Импульс спектры 12-нче заказлы супергаус формасына ия, һәм максималь кыйммәтнең 1% тәшкил иткән спектр киңлеге 150 нм, Фурье трансформация лимитының импульс киңлеге 17 fs. Дисперсиянең тулы булмаган компенсациясен һәм параметрик көчәйткечләрдә сызыксыз фаза компенсациясенең авырлыгын исәпкә алып, көтелгән импульсның киңлеге 20 fs.
XCELS лазеры ике 8 каналлы UFL-2M неодим пыяла лазер ешлыгын икеләтә модуль кулланачак (1 нче рәсемдә 3), шуның 13 каналы Booster OPCPA һәм 12 соңгы OPCPA насосын куллану өчен кулланылачак. Калган өч канал бәйсез наносекунд киложул импульс булып кулланылачаклазер чыганакларыбүтән экспериментлар өчен. DKDP кристалларының оптик өзелү бусагасы белән чикләнгән, насос импульсының нурланыш интенсивлыгы һәр канал өчен 1,5 ГВт / см2 һәм озынлыгы 3,5 нс.
XCELS лазерының һәр каналы 50 PW көче белән импульс җитештерә. Барлыгы 12 канал 600 ПВт чыгару көчен тәэмин итә. Төп максат палатасында, идеаль шартларда һәр каналның максималь фокус интенсивлыгы 0,44 × 1025 Вт / см2, F / 1 фокус элементлары фокус өчен кулланыла дип уйлап. Әгәр дә һәр каналның импульсы кысылудан соң техника белән 2,6 fs белән кысылса, тиешле импульс көче 2,0 × 1025 Вт / см2 яктылык интенсивлыгына туры китереп 230 ПВтка кадәр күтәреләчәк.
Зуррак яктылык интенсивлыгына ирешү өчен, 600 PW чыгуда, 12 каналдагы яктылык импульслары, 2-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, кире дипол нурланышының геометриясенә юнәлтеләчәк. Channelәр каналдагы импульс фазасы ябылмаганда, фокус интенсивлыгы булырга мөмкин. 9 × 1025 Вт / см2. Әгәр дә һәр импульс фазасы бикләнгән һәм синхронлаштырылган булса, нәтиҗәдә яктылыкның интенсивлыгы 3,2 × 1026 Вт / см2 кадәр күтәреләчәк. Төп максат бүлмәсенә өстәп, XCELS проекты 10га кадәр кулланучы лабораториясен үз эченә ала, аларның һәрберсе эксперимент өчен бер яки берничә нур ала. Бу бик көчле яктылык кырын кулланып, XCELS проекты дүрт категориядә экспериментлар үткәрергә планлаштыра: көчле лазер кырларында квант электродинамик процесслары; Кисәкчәләр җитештерү һәм тизләнеш; Икенчел электромагнит нурланышын булдыру; Лаборатория астрофизикасы, югары энергия тыгызлыгы процесслары һәм диагностик тикшеренүләр.
IGәр сүзнең. 2 Төп максат палатасында геометриягә игътибар итү. Ачыклык өчен, 6 нурның параболик көзгесе үтә күренмәле итеп куелган, кертү һәм чыгу нурлары 1 һәм 7 каналларын гына күрсәтә.
3 нче рәсемдә эксперименталь бинада XCELS лазер системасының һәр функциональ өлкәсенең киңлек урнашуы күрсәтелгән. Подвалда электр, вакуум насослары, су белән эшкәртү, чистарту һәм кондиционер урнашкан. Гомуми төзелеш мәйданы 24,000 м2-тан артык. Гомуми энергия куллану якынча 7,5 МВт. Эксперименталь бина эчке чокырның гомуми рамкасыннан һәм тышкы өлештән тора, аларның һәрберсе ике катлы нигездә корылган. Вакуум һәм башка тибрәнү-этәргеч системалар тибрәнү-изоляцияләнгән нигездә урнаштырылган, шулай итеп лазер системасына нигез һәм таяныч аша бирелгән бозылуның амплитудасы ешлык диапазонында 10-10 g2 / Hz-тан кимрәк. 1-200 Гц. Моннан тыш, лазер залында җир һәм җиһазларның йөрүен системалы күзәтү өчен геодезик белешмә маркерлар челтәре булдырылган.
XCELS проекты бик югары көч лазерларына нигезләнеп зур фәнни тикшеренү корылмасы булдыруны максат итеп куя. XCELS лазер системасының бер каналы 1024 Вт / см2дан берничә тапкыр югарырак яктылык интенсивлыгын тәэмин итә ала, бу кысылудан соң технология белән 1025 Ватт / см2дан артып китә ала. Лазер системасындагы 12 каналдан дипол-фокуслы импульслар ярдәмендә 1026 Вт / см2 якын интенсивлыкка хәтта кысылу һәм фаза ябылмыйча ирешергә мөмкин. Каналлар арасындагы фаза синхронизациясе бикләнгән булса, яктылык интенсивлыгы берничә тапкыр артыграк булачак. Бу рекордлы импульс интенсивлыгын һәм күп каналлы нур макетын кулланып, булачак XCELS корылмасы бик югары интенсивлык, катлаулы яктылык кыры белән экспериментлар үткәрә ала, һәм күп каналлы лазер нурлары һәм икенчел нурланыш ярдәмендә үзара бәйләнешне диагностикалаячак. Бу супер көчле электромагнит кыры эксперименталь физика өлкәсендә уникаль роль уйныйчак.
Пост вакыты: 26-2024 март