Bubar Institut Fisika Terapan Akademi Rusia sing ngenalake Pusat Exawatting kanggo sinau cahya sing ekstrem (XCELS), program riset kanggo piranti ilmiah sing adhedhasar bangetlaser listrik dhuwurWaca rangkeng-. Proyek kasebut kalebu konstruksi bangetlaser daya tinggiAdhedhasar teknologi chirpifikasi parametrik sing diuncalake parametrik ing aperture kalium kacang-undhanget fosfat (DKDP, Formula KD2PO4 kimia) kristal, kanthi output total 600 PW PW PW PEAKE PILE PEED DOWS. Karya iki nyedhiyakake katrangan sing penting lan riset babagan proyek XCEL lan sistem laser, nggambarake aplikasi lan pengaruh potensial sing ana gandhengane karo interaksi lapangan sing cerah.
Program XCELS ngajokaken ing taun 2011 kanthi tujuan awal kanggo entuk daya puncaklaserOutput pulsa 200 pw, sing lagi nganyari nganti 600 pw. ItsSistem lasergumantung ing telung teknologi utama:
(1) Teknologi Amplification Chirpifikasi Pulsa parametrik sing optik digunakake tinimbang amplifikasi pulsa tradisional (amplifikasi pulsa, OPCPA). Teknologi CPA;
(2) nggunakake DKDP minangka match Gol Gain, Ultra Widband Rase sing wis sadar cedhak karo gelombang gelomb 910;
(3) laser gelas neodymium bencana kanthi energi pulsa ewu joules digunakake kanggo ngompa amplifier parametrik.
Pertandhingan phase ultra-wideband luwih akeh ditemokake ing pirang-pirang kristal lan digunakake ing laser Femtosecond OPCPA. Kristal DKDP digunakake amarga mung siji-sijine sing ditemokake ing praktik sing bisa ditanam ing puluhan sentimeter maksimal lan sekaligus duwe kualitas optik kanggo nyengkuyung daya multi-pwlaserWaca rangkeng-. Iki ditemokake yen kristal DKDP dipompa dening frekuensi frekuensi dobel laser kaca ND, yen gelombang julat operator, telung istilah pertama taylor vektor yaiku 0.
Gambar 1 yaiku tata letak skema saka sistem laser XCELS. Akhir ngarep sing ngasilake pulsa femtosecond femtosecond kanthi gelombang tengah 910 nm (1.3 ing Gambar 1) lan 1054 NM Nanosecond Pulses Pumped (1.2 ing Gambar 1). Pungkasan ngarep uga njamin sinkronisasi saka pulsa iki uga sing dibutuhake energi lan paramèter spatiotemporal. OPCPA perantara sing operasi ing repet sing luwih dhuwur (1 HZ) nggedhekake pulsa sing diuncalake menyang puluhan joules (2 ing Gambar 1). Pulsa luwih nggedhekake dening Booster OpcPA dadi balok siji kilojoule lan dipérang dadi 12 sub-balok sing padha (4 ing Gambar 1). Ing 12 OPCPA pungkasan, saben 12 pulsa cahya cemlorot sing digedhekake (5 ing Gambar 1) banjur dikompres dening 12 Grating komprèsi (GC 6 ing Gambar 1). Filter pembunuhan sing bisa ditrapake acusto-optik digunakake ing ngarep ngarep ngarep kanthi panyebaran klompok kontrol lan penyebaran pesenan sing dhuwur, supaya entuk ambane sing pulsa paling cilik. Spektrum pulsa duwe wujud meh 12th-order superbauss, lan bandwidth spektral ing 1% nilai maksimal yaiku 150 nm, cocog karo wates pulsa sing luwih gedhe saka 17 fs. Ngelingi ganti rugi sing ora lengkap lan angel ganti rugi ing Amplifiers parametrik, ambane pulsa samesthine 20 FS.
Laser XCELS bakal makaryakke rong saluran laser gelas laser 8-Channel (3 ing Gambar 1), sing 13 saluran bakal digunakake kanggo ngompa OPCPA lan 12 OPCPA akhir. Telung saluran liyane bakal digunakake minangka independen nanosecond cuojoule pulsedSumber Laserkanggo eksperimen liyane. Limited dening ambang risak optik saka kristal DKDP, intra-intensitas pulsa pumped disetel dadi 1,5 GW / CM2 kanggo saben saluran lan durasi yaiku 3,5 ns.
Saben saluran laser XCELS ngasilake pulsa kanthi kekuwatan 50 PW. Gunggunge 12 saluran menehi kekuwatan output total 600 PW. Ing kamar target utama, intensitas fokus maksimal saben saluran ing kahanan sing cocog yaiku 0.44 × 1025 w / CM2, nganggep manawa unsur fokus F / 1 digunakake kanggo fokus. Yen pulsa saben saluran luwih dikompres kanggo teknik pasca komprèsi, kekuwatan pulsa sing cocog karo 230 PW, cocog karo intensitas cahya 2.0 × 1025 w / CM2.
Kanggo entuk intensitas cahya sing luwih gedhe, ing 600 output 600, Cahaya cahya ing 12 saluran kasebut bakal fokus ing geometri radiasi dicelup ing saben saluran 2 .. Intensitas Fokus bisa nganti 9 × 1025 w / CM2. Yen saben fase pulsa dikunci lan nyinkronake, intensitas cahya sing koheren bakal ditambah dadi 3.2 × 1026 w / cm2. Saliyane kamar target utama, Proyek XCEL kalebu nganti 10 laboratorium pangguna, saben nampa balok siji utawa luwih kanggo eksperimen. Nganggo lapangan sing entheng banget, rencana XCELS kanggo nindakake eksperimen ing papat kategori: proses elektroduksi kuantum ing sawah laser; Produksi lan nyepetake partikel; Generasi radiasi elektromagnetik sekunder; Astrofisika laboratorium, proses kapadhetan energi lan riset diagnosa.
FIG. 2 fokus geometri ing kamar target utama. Kanggo kajelasan, pangilon parabolis Beam 6 disetel transparan, lan balok input lan output nuduhake mung rong saluran 1 lan 7
Gambar 3 nuduhake tata letak spasial saben fungsi fungsi laser XCEL ing bangunan eksperimen. Listrik, pompa vakum, perawatan banyu, pemurnian lan udhara sing ana ing ruang paling ngisor. Wilayah konstruksi total luwih saka 24,000 m2. Gunggunge panggunaan tenaga kira-kira 7,5 mw. Bangunan eksperimen dumadi saka pigura sakabeher internal lan bagean eksternal, masing-masing dibangun ing rong dhasar dayo decoupled. Sistem vakum lan geter-geter diinstal ing Yayasan Gangguan sing diasingake geter, saéngga gangguan saka gangguan sing ditularake menyang Yayasan lan dhukungan dikurangi kurang saka 10-10 G2 / Hz ing frekuensi 1-200 Hz. Kajaba iku, jaringan panandha referensi geodisik nyiyapake ing hall laser kanthi sistematis kanggo ngawasi hanyut lemah lan peralatan.
Proyek XCEL Tujuan kanggo nggawe fasilitas riset ilmiah sing gedhe adhedhasar laser daya puncak sing dhuwur banget. Salah sawijining saluran sistem laser XCEL bisa nyedhiyakake intensitas cahya kaping pirang-pirang luwih dhuwur tinimbang 1024 w / cm2, sing bisa luwih saka 1025 w / cm2 kanthi teknologi pasca komprèsi. Dening pulsa sing fokus saka 12 saluran ing sistem laser, intensitas sing cedhak karo 1026 w / cm2 bisa digayuh sanajan tanpa ngunci pasca komprèsi lan ngunci phase. Yen sinkronisasi phase antarane saluran dikunci, intensitas cahya bakal luwih akeh kaping pirang-pirang. Nganggo intensitas pulsa-breaking rekaman iki lan tata letak balok multi-saluran, Fasilitas XCELS mbesuk bakal bisa nindakake eksperimen kanthi intensitas sing dhuwur, lan interaksi diagnosis nggunakake bal-balan laser multi lan radiasi sekunder. Iki bakal duwe peran unik ing fisika eksperpergnetik lapangan super kuat.
Wektu Pos: Mar-26-2024