Жақында Ресей ғылым академиясының қолданбалы физика институты экстремалды жеңіл зерттеу (XCels) үшін Exawatt орталығымен, өте ғылыми құрылғыларды өте жақсы енгіздіЖоғары қуатты лазерлер. Жоба өте жақсы құрылысты қамтидыЖоғары қуатты лазерОптикалық параметрлік диапурлық калийдің дидеирий фосфаты (DKDP, химиялық формула KD2PO4) кристалдарында импульстің күшейтілуіне сүйене отырып, 600 PW PW Peak Peak Peak Peak Peak Peak Peops 600 PW пропозициясында. Бұл жұмыс XCels жобасы және оның лазерлік жүйелері туралы маңызды мәліметтер мен зерттеу нәтижелерін ұсынады, қолданбалар мен ультра күшті жарық өрісінің өзара әрекеттесуіне байланысты ықтимал әсерлерді сипаттайды.
XCels бағдарламасы 2011 жылы ең жоғары қуатқа жетудің алғашқы мақсатында ұсынылдылазерлікҚазіргі уақытта 600 ПВ-ға дейін көтерілген 200 PB импульстің шығуы. Сондай-ақЛазерлік жүйеҮш негізгі технологияға сүйенеді:
(1) Оптикалық парамиканы икемделген импульстік күшейту (EPCPA) технологиясы дәстүрлі импульсті күшейтудің орнына қолданылады (имрипт импульсті күшейту, OPCPA). CPA) технология;
(2) DKDP-ті алу Орташа, Ultra кең жолақты фазалық сәйкестік 910 нм толқын ұзындығына жақын орналасқан;
(3) Параметрлік күшейткішті сорып алу үшін мыңдаған джоулс импульстік энергиясы қосылған үлкен саңырауқұлаққа арналған майлы нейодмий шыны лазері қолданылады.
Ультра кең фазалық сәйкестік көптеген кристалдарда кеңінен табылған және ОПСПА Фемаекунд лазерлерінде қолданылады. DKDP кристалдары қолданылады, өйткені олар ондаған сантиметрге дейін, және сонымен бірге көп PW қуатын күшейтуге қолдау көрсету үшін қолайлы оптикалық қасиеттерге ие болғандықтан ғана пайдаланыладылазерлер. DKDP кристалы DKDP кристалында ND шыны лазерінің қос жиілік шамымен, егер күшейтілген импульстің толқын ұзындығы 910 нм болса, Тейлор векторының сәйкес келмеуінің алғашқы үш шарттары - 0.
1-сурет - XCELS лазерлік жүйесінің схемалық орналасуы. Алдыңғы жағында орталық толқын ұзындығы 910 нм (1-суреттегі) және 1054 NM наносекундтық импульстар шығарған, және 1054 нмдік импульстар (1-суреттегі 1,1 және 1.2). Алдыңғы жағы сонымен қатар осы импульстардың, сондай-ақ қажетті қуат пен кеңістіктік параметрлерді синхрондауды қамтамасыз етеді. Жоғары қайталану жылдамдығында жұмыс істейтін аралық OPCPA (1 Гц) шыңдалған импульсті ондаған джоулаларға дейін күшейтеді (1-суреттегі 2-суреттегі 2). Бұдан әрі импульс бұны үдеткіштерді бір килоджоуль сәулесіне қосып, 12 бірдей кіші арқалықтарға бөлінеді және 12 бірдей ішкі арқалықтарға бөлінеді (1-суреттегі 4). Финалда 12 ОПКПА-да, 12 шарт импульстарының әрқайсысы киложоуль деңгейіне (1-суреттегі 5) күшейтіліп, содан кейін 12 сығымдалған торға (1-суреттегі 6-дан) сығылған. Акусто-оптикалық бағдарламаланатын дисперсиялық дисперсия сүзгісі алдыңғы жағында топтық жылдамдық дисперсиясын және импульстің ені бар, жоғары размираторияны дәл басқару үшін қолданылады. Импульстік спектрдің құрамы шамамен 12-ші ордені супергусусының пішіні бар, ал спектрлік өткізу қабілеттілігі бар, ал ең жоғары мәннің 1% -ы Fourier трансформациясының ені 17 FS-нің еніне сәйкес 150 нм құрайды. Дисперсияның толық өтемін ескере отырып және параметрлік күшейткіштерде сызықты емес фазалық өтемақылардың қиындығы, импульстің күтілетін ені 20 FS құрайды.
XCels лазері екі арналы UFL-2M NEODYMIUM әйнекті лазерлі жиілікті модульдерді (1-суреттегі 3) қолданады, оның ішінде 13 арна OPCPA және 12 финалдық OPCPA соруға пайдаланылады. Қалған үш арна тәуелсіз наносекунд киложуланы ретінде пайдаланыладыЛазер көздерібасқа тәжірибелер үшін. DKDP кристалдарының оптикалық бұзылуымен шектелген, сорылған импульстің сәулелендіру сыйымдылығы әр арна үшін 1,5 ГВт / см2-ге орнатылады және ұзақтығы 3,5 NS құрайды.
XCels лазерінің әр арнасы импульстар шығарады, оның қуаты 50 Pw. Барлығы 12 арна жалпы өнімнің жалпы қуатын 600 ПВт ұсынады. Негізгі мақсатты камерада мінсіз жағдайлардағы әр арнаның максималды қарқындылығы 0,44 × 1025 Вт / см2 құрайды, бұл F / 1 фокустық элементтері фокустау үшін пайдаланылады деп болжайды. Егер әр арнаның импульсі одан әрі 2,6 фске сығымдалса, сығымдамадан кейінгі әдіс арқылы 2,6 FS дейін қысылса, 3,0 × 1025 Вт / см2-ге сәйкес келетін шығыс импульстік қуаты 230 PW дейін ұлғайтылады.
Үлкен қарқындылыққа қол жеткізу үшін, 600 PW-де, 12 каналдан 12 каналдан жасалған жеңіл импульстар кері дипломдық сәулеленулер геометриясына, әр арнадағы импульстік фаза құлыпталмаған кезде, фокустық қарқындылығы мүмкін 9 × 1025 Вт / см2 жетіңіз. Егер әр импульстік фаза құлыпталып, үндестірілген болса, когерентті нәтиже қарқындылығы 3,2 × 1026 Вт / см2 дейін ұлғайтылады. Негізгі мақсатты бөлмеге қосымша, XCels жобасы 10-ға дейін пайдаланушы зертханасы бар, олардың әрқайсысы эксперименттерге бір немесе бірнеше арқалықтарды алады. Осы өте күшті жеңіл өрісті қолдана отырып, XCels жобасы төрт категорияда тәжірибелер жүргізуді жоспарлап отыр: қарқынды лазерлік алқаптардағы кванттық элодинамикалық процестер; Бөлшектердің өндірісі мен үдеуі; Қайталама электромагниттік сәулеленудің пайда болуы; Зертханалық астрофизика, жоғары энергия тығыздығы және диагностикалық зерттеулер.
ІНЖІР. 2 Негізгі мақсатты камерада геометрияға арналған. Таза үшін, 6-арқалықтардың параболикалық айнасы мөлдір етіп орнатылады, кіріс және шығыс сәулелері тек 1 және 7-ді ғана көрсетеді
3-суретте эксперименттік ғимараттағы XCels лазерлік жүйесінің әр функционалды аймағының кеңістіктік орналасуы көрсетілген. Электр, вакуумдық сорғылар, суды тазарту, тазарту және ауаны баптау жертөледе орналасқан. Құрылыстың жалпы ауданы 24000 м2-ден асады. Жалпы қуат тұтыну шамамен 7,5 МВт құрайды. Эксперименттік ғимарат ішкі қуыс жалпы кадрдан және сыртқы бөлімнен тұрады, олардың әрқайсысы екі үгітілген іргетастарға салынған. Вакуумдық және басқа да тербелетін жүйелер Дірілденген іргетаста, негізі бар, негізде лазерлік жүйеге жіберілетін бұзылудың амплитудасы негіз бен қолдауы, оның жиілігі диапазонында 10-10 г2 / гц азаяды 1-200 Гц. Сонымен қатар, лазерлік залдағы геодезиялық анықтама маркерлері желісі, жер мен жабдықтардың түсуін жүйелі түрде бақылау үшін орнатылады.
XCels жобасы ең жоғары Peak Power лазерлеріне негізделген үлкен ғылыми зерттеулер құруды мақсат етеді. XCels лазерлік жүйесінің бір арнасы жағылатын жарық қарқындылығын 1024 Вт / см2-ден бірнеше есе көп ұсына алады, оны одан әрі 1025 Вт / см2-ге дейін, сығымдаудан кейінгі технологиямен одан да арттыруға болады. Лазерлік жүйедегі 12 каналдан тұратын импульстармен, 1026 Вт / см2-ге жақын қарқындылыққа сығымдаудан кейінгі және фазалық құлыптаусыз да қол жеткізуге болады. Егер арналар арасындағы фазалық синхрондау құлыпталған болса, жарық қарқындылығы бірнеше есе жоғары болады. Бұл рекордтық импульстік қарқындылықтарды және көп арналы сәулелік сценарийді қолдана отырып, болашақ XCels қондырғысы тәжірибелерді өте жоғары қарқындылықпен, жеңіл далалық үлестірімдермен және көп арналы лазер сәулелері мен екінші реттік сәулеленуді қолдана алады. Бұл өте күшті электромагниттік өріс эксперименталды физикасы саласында ерекше рөл атқарады.
POST TIME: MAR-26-2024