Վերջերս Ռուսաստանի Գիտությունների ակադեմիայի կիրառական ֆիզիկայի ինստիտուտը ներկայացրեց ExaWatt Center- ը ծայրահեղ լույսի ուսումնասիրության (XCels), չափազանց գիտական սարքերի հետազոտական ծրագիր, որը հիմնված է չափազանց մեծ գիտական սարքերի համար:Բարձր էներգիայի լազերներՄի շարք Ծրագիրը ներառում է շատԲարձր էներգիայի լազերՀիմք ընդունելով օպտիկական պարամետրային քրտնարտադրող զարկերակային ուժեղացման տեխնոլոգիայի հիման վրա `մեծ բացվածքի կալիումի DideUterium ֆոսֆատ (DKDP, քիմիական Formula KD2PO4) բյուրեղներ, 600 PW գագաթնակետային հզորության իմպուլսների ակնկալվող ընդհանուր արտադրանքով: Այս աշխատանքը կարեւոր մանրամասներ եւ հետազոտությունների արդյունքներ է տալիս XCels նախագծի եւ դրա լազերային համակարգերի վերաբերյալ, նկարագրելով ծրագրեր եւ հնարավոր ազդեցություն, կապված ուլտրա ուժեղ լույսի դաշտի փոխազդեցության հետ:
XCels- ի ծրագիրը առաջարկվել է 2011 թ.-ին `գագաթնակետային էներգիայի հասնելու նախնական նպատակովլազերային200 pw- ի զարկերակային արտադրանքը, որն այժմ արդիականացվում է 600 PW- ի: ԱյնԼազերային համակարգապավինում է երեք հիմնական տեխնոլոգիաների.
(1) Օպտիկական պարամետրային քրտնարտադրական զարկերակային ուժեղացման (OPCPA) տեխնոլոգիան օգտագործվում է ավանդական քրտնարտադրական զարկերակի ուժեղացման փոխարեն (CHIRPED PULSE AMPLIFION, OPCPA): CPA) տեխնոլոգիա;
(2) DKDP- ի օգտագործումը որպես ձեռքբերման միջոց, Ultra լայնաշերտ փուլի համընկնումը իրականացվում է 910 NM ալիքի երկարության;
(3) Հազարավոր ջուլերի զարկերակային էներգիայով մեծ բացվածքի Neodymium ապակյա լազեր օգտագործվում է պարամետրային ուժեղացուցիչի մղման համար:
Ուլտրա լայնաշերտ փուլային համընկնումը լայնորեն հանդիպում է բազմաթիվ բյուրեղներում եւ օգտագործվում է OPCPA Femtosecond լազերներում: DKDP բյուրեղները օգտագործվում են, քանի որ դրանք գործնականում հայտնաբերված միակ նյութն են, որը կարող է աճել տասնյակ սանտիմետրով բացվածքի եւ միեւնույն ժամանակ, ընդունելի օպտիկական հատկություններ, բազմաֆունկցիոնալ ուժի ուժեղացումն ապահովելու համարլազերներՄի շարք Հայտնաբերվում է, որ երբ DKDP բյուրեղը մղվում է ND ապակե լազերի կրկնակի հաճախականությամբ լույսի ներքո, եթե ուժեղացված զարկերակի կրիչ ալիքի երկարությունը 910 NM է, Wave վեկտորի անհամապատասխանության Taylor Expansion- ի առաջին երեք ժամկետները 0 են:
Գծապատկեր 1-ը XCels լազերային համակարգի սխեմատիկ դասավորությունն է: Առջեւի վերջը առաջացրեց քիրփված կանացի իմպուլսներ `910 նմ կենտրոնական ալիքի երկարությամբ (1.3-ում նկար 1) եւ 1054 NaNosecond իմպուլսները ներարկվել են OPCPA- ի մեջ (1,1 եւ 1.2 նկար 1): Առջեւի ավարտը նաեւ ապահովում է այս իմպուլսների համաժամացումը, ինչպես նաեւ անհրաժեշտ էներգիայի եւ Spatiotemporal պարամետրերը: Միջանկյալ OPCPA- ն, որը գործում է ավելի բարձր կրկնության տոկոսադրույքով (1 ՀԶ), ուժեղացնում է քրտնարտադրող զարկերակը տասնյակ ջուլերի համար (2-ը Նկար 1): Իմպուլսը բարելավվում է Booster OPCPA- ի կողմից մեկ կիլոգոյի ճառագայթների մեջ եւ բաժանվում է 12 նույնական ենթամաշկների (4-ում `նկար 1): Եզրափակիչ 12-րդ OPCPA- ում 12 քիրփած լույսի իմպուլսներից յուրաքանչյուրը ուժեղացվում է կիլոգուուլի մակարդակի վրա (5-ը `նկար 1), այնուհետեւ սեղմված 12 սեղմման Gratings (Գ.Մ.-ից 1-ով): Ակուստո-օպտիկական ծրագրավորվող ցրման ֆիլտրը օգտագործվում է առջեւի ծայրում `ճշգրիտ վերահսկելու խմբի արագության ցրումը եւ բարձր կարգի ցրումը, որպեսզի ստանաք զարկերակային ամենափոքր լայնությունը: Pulse Spectrum- ը ունի գրեթե 12-րդ կարգի SuperGauss- ի ձեւ, եւ առավելագույն արժեքի 1% -ի սպեկտրալ թողունակությունը 150-ի վերափոխման սահմանափակում է 17 ֆունտ: Հաշվի առնելով թերի ցրման փոխհատուցումը եւ պարամետրային ուժեղացուցիչներում ոչ գծային փուլային փոխհատուցման դժվարությունը, սպասվող զարկերակային լայնությունը 20 FS է:
XCels Laser- ը կաշխատի երկու 8-ալիքով UFL-2M Neodymium ապակյա լազերային հաճախականության կրկնապատկման մոդուլներ (3-ում նկար 1), որոնցից 13 ալիք կօգտագործվի Booster OPCPA- ի եւ 12 վերջնական OPCPA- ն մղելու համար: Մնացած երեք ալիքները կօգտագործվեն որպես անկախ Nanosecond Kilojoule իմպուլսայինԼազերային աղբյուրներայլ փորձերի համար: Սահմանափակված է DKDP բյուրեղների օպտիկական տրոհման շեմով, պոմպացված զարկերակի ճառագայթահարման ինտենսիվությունը սահմանվում է 1,5 GW / CM2 յուրաքանչյուր ալիքի համար, իսկ տեւողությունը `3,5 N:
XCels- ի լազերային յուրաքանչյուր ալիքը արտադրում է իմպուլսներ 50 PW հոսանքի միջոցով: Ընդհանուր առմամբ 12 ալիք տրամադրում է ընդհանուր արտադրանքի հզորություն 600 PW: Հիմնական թիրախային պալատում իդեալական պայմաններում յուրաքանչյուր ալիքի առավելագույն կենտրոնացման ինտենսիվությունը կազմում է 0,44 × 1025 վ / ս / սմ 2, ենթադրելով, որ F / 1 կենտրոնացման տարրերը օգտագործվում են կենտրոնանալու համար: Եթե յուրաքանչյուր ալիքի զարկերակը հետագայում սեղմված է 2,6 F- ի հետծննդաբերության տեխնիկայով, համապատասխան ելքային զարկերակային ուժը կավելանա մինչեւ 230 PW, համապատասխանեցնելով 2,0 × 1025 վ / սմ 2:
Ավելի մեծ լույսի ինտենսիվության հասնելու համար, 600 PW ելքային, 12 ալիքներով լույսը կդիտվի ներքեւի ճառագայթների երկրաչափության երկրաչափության մեջ, ինչպես ցույց է տրված յուրաքանչյուր ալիքի մեջ: Եթե յուրաքանչյուր զարկերակային փուլը արգելափակված է եւ համաժամեցված է, ապա առաջնային արդյունքի լույսի ինտենսիվությունը կավելանա մինչեւ 3.2 × 1026 W / CM2: Հիմնական թիրախային սենյակից բացի, XCels- ի նախագիծը ներառում է մինչեւ 10 օգտագործողի լաբորատորիա, յուրաքանչյուրը փորձերի համար ստանում է մեկ կամ մի քանի ճառագայթներ: Օգտագործելով այս չափազանց ուժեղ լույսի դաշտը, XCels- ի նախագիծը նախատեսում է իրականացնել փորձեր չորս կատեգորիաներում. Քվանտային էլեկտրոդինամիկայի գործընթացներ `ինտենսիվ լազերային դաշտերում. Մասնիկների արտադրություն եւ արագացում. Երկրորդային էլեկտրամագնիսական ճառագայթման սերունդ; Լաբորատոր աստղաֆիզիկա, էներգիայի խտության բարձր գործընթացներ եւ ախտորոշման հետազոտություն:
Նկ. 2 Կենտրոնանալով երկրաչափությունը հիմնական թիրախային պալատում: Պարզության համար ճառագայթների 6-րդ պարաբոլիկ հայելիը սահմանված է թափանցիկության, իսկ մուտքի եւ ելքային ճառագայթները ցույց են տալիս ընդամենը երկու ալիք 1 եւ 7
Գծապատկեր 3-ը ցույց է տալիս XCels լազերային համակարգի յուրաքանչյուր ֆունկցիոնալ տարածքի տարածական դասավորությունը փորձարարական շենքում: Նկուղում տեղակայված են էլեկտրաէներգիա, վակուումային պոմպեր, ջրի մաքրման, մաքրման եւ օդորակման: Ընդհանուր շինարարական տարածքը ավելի քան 24,000 մ 2 է: Ընդհանուր սպառումը կազմում է մոտ 7,5 ՄՎտ: Փորձարարական շենքը բաղկացած է ներքին խոռոչի ընդհանուր շրջանակից եւ արտաքին հատվածից, յուրաքանչյուրը կառուցված է երկու քայքայված հիմքերի վրա: Վակուումը եւ թրթռման այլ դրդապատճառային համակարգերը տեղադրված են թրթռում-մեկուսացված հիմնադրամի վրա, որպեսզի հիմնադրամի եւ աջակցության միջոցով լազերային համակարգին փոխանցվող խանգարման ամպլիտուդը կրճատվում է 1-200 Հցի հաճախականության սահմաններում 10-10 G2 / Hց: Բացի այդ, լազերային դահլիճում տեղադրված է գեոդեզիական հղման ցուցիչների ցանց, որպեսզի համակարգված վերահսկվի հողի եւ սարքավորումների դրեյֆը:
XCels- ի նախագիծը նպատակ ունի ստեղծել մեծ գիտական հետազոտական հաստատություն, որը հիմնված է ծայրաստիճան բարձր գագաթնակետային լազերների վրա: XCels- ի լազերային համակարգի մեկ ալիքը կարող է կենտրոնացված լույսի ինտենսիվություն տրամադրել 1024 վտ-սմ 2-ից բարձր, որը կարող է հետագայում գերազանցել 1025 W / CM2- ը `հետծննդյան սեղմման տեխնոլոգիայով: Լազերային համակարգում 12 ալիքներից ընկած ժամանակահատվածում DiPole- ի կենտրոնացման իմպուլսները, 1026 W / CM2- ի մոտակայքում գտնվող ինտենսիվությունը հնարավոր է հասնել նույնիսկ առանց հետ սեղմման եւ փուլային փականների: Եթե ալիքների միջեւ փլուզման փուլային համաժամացումը արգելափակված է, թեթեւ ինտենսիվությունը մի քանի անգամ ավելի բարձր կլինի: Օգտագործելով այս ռեկորդային զարկերակային ինտենսիվությունը եւ բազմաշերտ ճառագայթների դասավորությունը, ապագա XCels օբյեկտը կկարողանա կատարել չափազանց բարձր ինտենսիվությամբ, բարդ լույսի դաշտի բաշխվածքներով եւ ախտորոշել փոխազդեցությունները `օգտագործելով բազմաֆունկցիոնալ լազերային ճառագայթներ եւ միջնակարգ ճառագայթում: Սա յուրահատուկ դեր կխաղա գերհզոր էլեկտրամագնիսական դաշտի փորձարարական ֆիզիկայի ոլորտում:
Փոստի ժամը: Mar-26-2024