Bu yaxınlarda Rusiya Elmlər Akademiyasının Tətbiqi Fizika İnstitutu, həddindən artıq əsaslı böyük elmi qurğular üçün tədqiqat proqramı, həddindən artıq yüngül iş (XCELS) üçün Exawatt Mərkəzini təqdim etdiYüksək güc lazerləri. Layihə çox inşaat daxildirYüksək Güc LazerBöyük deperture puassium dideuterium fosfatında (DKDP, kimyəvi formula kd2po4) kristallarında optik parametrik pulse gücləndirmə texnologiyasına əsaslanaraq, 600 PW pik güc paxlası gözlənilən ümumi məhsulu olan kristallar. Bu iş XCELS Layihəsi və Lazer sistemləri haqqında vacib məlumat və tədqiqat nəticələrini, ultra güclü işıq sahəsinin qarşılıqlı əlaqələri ilə əlaqəli tətbiqləri və potensial təsirləri təsvir edir.
XCELS proqramı 2011-ci ildə zirvəyə çatmağın ilkin hədəfi ilə təklif edildilazerHal-hazırda 600 PW-yə yüksəldilmiş 200 pw nəbzi çıxışı. Onunlazer sistemiÜç əsas texnologiyaya güvənir:
(1) 1) Optik parametrik çırpılmış Pulse gücləndirilməsi (OPCPA) texnologiyası ənənəvi xırıldayan pulse gücləndiricisi (çürüyən Pulse gücləndirmə, OPCPA) əvəzinə istifadə olunur. CPA) Texnologiya;
(2) DKDP-nin qazanc mühiti olaraq istifadə edərək, ultra genişzolaqlı faza uyğunluğu 910 Nm dalğa uzunluğunun yaxınlığında həyata keçirilir;
(3) Minlərlə Joule'nin bir nəbz enerjisi olan böyük bir diyafram lazer bir parametrik gücləndiricini çıxarmaq üçün istifadə olunur.
Ultra genişzolaqlı faza uyğunluğu bir çox kristallarda geniş şəkildə tapılır və OPCPA femtosekond lazerlərdə istifadə olunur. DKDP kristalları istifadə olunur, çünki onlarla artan yüzillikdə böyüyə bilən və eyni zamanda çox pw gücünün gücləndirilməsini dəstəkləmək üçün məqbul optik keyfiyyətlərə malikdirlazerlər. DKDP kristalının Carly lazerinin ikiqat tezliyi işığı ilə vurulanda, güclənmiş nəbzin daşıyıcısı olan 910 Nm, dalğa vektorunun uyğunsuzluğunun ilk üç şərtləri 0-dır
Şəkil 1, xcels lazer sisteminin sxematik bir quruluşudur. Ön sonu 910 Nm (Şəkil 1-də 1.3) mərkəzi dalğa uzunluğu olan femtosekond paxlalı, OPCPA-nın lazerinə (1,1 və 1,1 və 1.2) vurulmuş 1054 Nm Nanosecond paxlalı ilə çürüyən femtosekond paxlalı nüsxələrini çıxardı. Ön sonu həm də bu nəbzlərin sinxronizasiyasını, eləcə də tələb olunan enerji və spatiotemporal parametrləri də təmin edir. Daha yüksək təkrarlama nisbətində fəaliyyət göstərən bir ara bir opcpa (1 hz) çürüyən nəbzini onlarla Joule-a gücləndirir (Şəkil 1-də 2). Pulse, Booster OPCPA tərəfindən tək bir kilojoul şüasına qoşulur və 12 eyni alt şüada bölünür (Şəkil 1-də 4). Final 12 OPCPA-da, 12 çürüyən yüngül nəbzin hər biri kilojoul səviyyəsinə (5-də 5-də 5) gücləndirilir və sonra 12 sıxılma grating (Şəkil 1-də GC) tərəfindən sıxılır. Akusto-optik proqramlaşdırıla bilən dağılma filtri, mümkün olan ən kiçik nəbz eni əldə etmək üçün ön sözün sürətləndirilməsi və yüksək sifarişlərin dağılması və yüksək sifariş dispersiyasına qədər istifadə olunur. Pulse spektrinin təxminən 12-ci sifarişli supergauss şəklinə malikdir və maksimum dəyərin 1% -i, maksimum dəyəri 1% -dir, 17 FS-nin dördüncü transform limiti nəbzi eninə uyğundur. Parametrik gücləndiricilərdə, gözlənilən nəbz eni 20 FS-də gözlənilən nəbz eni olan natamam dispersiya kompensasiyasını və qeyri-xətti fazanın kompensasiyasının çətinliyini nəzərə alaraq 20 FS-dir.
Xcels Lazer, iki 8 kanallı UFL-2M Neodimium Şüşə Lazer Tezlik Tezlik Tezliyi (Şəkil 1-də 3-də), Booster OPCPA və 12 final OPCPA-nı pompalamaq üçün istifadə ediləcək. Qalan üç kanal müstəqil nanosekond kilojoule paxlası kimi istifadə ediləcəklazer mənbələridigər təcrübələr üçün. DKDP kristallarının optik parçalanması ərəfəsi ilə məhdudlaşır, nasoslu nəbzin şüalanma intensivliyi hər bir kanal üçün 1,5 GW / sm2 səviyyəsinə qoyulur və müddəti 3,5 ns təşkil edir.
Xcels lazerinin hər bir kanalı 50 pw gücü olan nəbzlər istehsal edir. Cəmi 12 kanal, 600 pw olan ümumi çıxış gücü təmin edir. Əsas hədəf kamerasında, hər bir kanalın ideal şəraitdə maksimum diqqət mərkəzində olan intensivliyi 0.44 × 1025 w / sm2, F / 1-in fokuslu elementlərin diqqət mərkəzində olması üçün istifadə olunur. Hər bir kanalın nəbzi daha çox post-sıxılma texnikası ilə 2,6 FS-dən daha çox sıxılırsa, müvafiq çıxış nəbzi gücü 2.0 × 1025 w / sm2 işıq intensivliyinə uyğun olan 230 pw-ə qədər artırılacaqdır.
Daha böyük işıq intensivliyinə nail olmaq üçün, 600 pw-də 12 kanalda yüngül nəbzlər, Şəkil 2-də göstərildiyi kimi, tərs dipol radiasiyasının həndəsə həndəsəsinə yönəldiləcək. Hər bir nəbz mərhələsi kilidlənib sinxronizasiya olunursa, ardıcıl nəticədə işıq intensivliyi 3,2 × 1026 w / sm2-ə qədər artırılacaqdır. Əsas hədəf otağına əlavə olaraq, XCELS layihəsi, hər biri təcrübə üçün bir və ya daha çox şüa alan 10 istifadəçi laboratoriyasına daxildir. Bu son dərəcə güclü işıq sahəsindən istifadə edərək, XCELS Layihəsi dörd kateqoriyada təcrübələr aparmağı planlaşdırır: Güclü lazer sahələrində kvant elektrodinamika prosesləri; Hissəciklərin istehsalı və sürətlənməsi; İkincil elektromaqnit şüalanması; Laboratoriya astrofizikası, yüksək enerji sıxlığı prosesləri və diaqnostik tədqiqatlar.
Əndazəli Əsas hədəf kamerasında 2 fokuslanan həndəsə. Aydınlıq üçün, Beam 6-ın parabolik güzgüsü şəffaf, giriş və çıxış şüaları yalnız 1 və 7 kanalını göstərir
Şəkil 3, eksperimental binada XCELS lazer sisteminin hər bir funksional sahəsinin məkan düzənliyini göstərir. Elektrik, vakuum nasosları, suyun təmizlənməsi, təmizlənməsi və kondisioneri zirzəmidə yerləşir. Ümumi tikinti sahəsi 24.000 m2-dən çoxdur. Ümumi enerji istehlakı təxminən 7,5 mw. Təcrübə binası daxili içi boş bir çərçivədən və xarici bir hissədən ibarətdir, hər biri iki dekulublik əsər üzərində qurulmuşdur. VIBUUM və digər vibrasiya inkar edən sistemlər, vibrasiya təcridxanasına quraşdırılmışdır ki, Fond vasitəsilə lazer sisteminə ötürülən narahatlığın amplemiti, 1-200 Hz tezlik diapazonunda 10-10 G2 / Hz-dən azdır. Bundan əlavə, lazer salonunda yer və avadanlıqların sürüşməsini sistematik şəkildə izləmək üçün geodeziya salonunda geodeziya markerləri şəbəkəsi qurulur.
XCELS Layihəsi, son dərəcə yüksək zirvə güc lazerlərinə əsaslanan böyük bir elmi tədqiqat qurğusu yaratmağı hədəfləyir. Xcels lazer sisteminin bir kanalı, 1024 w / sm2-dən bir neçə dəfə bir neçə dəfə yüksək bir işıq intensivliyi təmin edə bilər, bu da post-sıxılma texnologiyası ilə 1025 w / sm2-dən çox ola bilər. Lazer sistemindəki 12 kanaldan ibarət dipole-fokuslu paxlalı ilə, 1026 və sm2-ə yaxın olan intensivlik, hətta post-sıxılma və faza kilidləmə olmadan nail olmaq olar. Kanallar arasında faza sinxronizasiyası kilidlidirsə, işıq intensivliyi bir neçə dəfə daha yüksək olacaqdır. Bu rekord pozan nəbz intensivliyindən və çox kanallı şüa sxemindən istifadə edərək gələcək XCELS qurğusu olduqca yüksək intensivliyi, mürəkkəb işıq sahələri paylanması və çox kanallı lazer şüaları və ikincil radiasiyadan istifadə edərək qarşılıqlı təsirləri diaqnoz qoya biləcəkdir. Bu, super güclü elektromaqnit sahəsinin təcrübi fizikası sahəsində özünəməxsus rol oynayacaqdır.
Time vaxt: 26-2024-cü illərdə