Laipẹ, Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences ṣe afihan Ile-iṣẹ eXawatt fun Ikẹkọ Imọlẹ Imọlẹ (XCELS), eto iwadii fun awọn ẹrọ imọ-jinlẹ nla ti o da lori lalailopinpin.ga agbara lesa. Ise agbese pẹlu awọn ikole ti a pupọga agbara lesada lori opitika parametric chirped pulse amplification technology ni o tobi iho nla potasiomu dideuterium fosifeti (DKDP, kemikali agbekalẹ KD2PO4) kirisita, pẹlu ohun ti o ti ṣe yẹ lapapọ àbájade ti 600 PW peak agbara pulses. Iṣẹ yii n pese awọn alaye pataki ati awọn awari iwadii nipa iṣẹ akanṣe XCELS ati awọn ọna ṣiṣe laser rẹ, ti n ṣalaye awọn ohun elo ati awọn ipa ti o ni ibatan si awọn ibaraẹnisọrọ aaye ina ultra-lagbara.
Eto XCELS ni a dabaa ni ọdun 2011 pẹlu ibi-afẹde akọkọ ti iyọrisi agbara giga kanlesapulse o wu ti 200 PW, eyi ti o ti wa ni Lọwọlọwọ igbegasoke si 600 PW. Awọn oniwe-lesa etoda lori awọn imọ-ẹrọ bọtini mẹta:
(1) Opitika Parametric Chirped Pulse Amplification (OPCPA) ọna ẹrọ ti wa ni lilo dipo ti ibile Chirped Pulse Amplification (Chirped Pulse Amplification, OPCPA). CPA) imọ ẹrọ;
(2) Lilo DKDP bi awọn ere alabọde, ultra wideband alakoso ibaamu ti wa ni mọ sunmọ 910 nm wefulenti;
(3) Laser gilasi neodymium ti o tobi pẹlu agbara pulse ti ẹgbẹẹgbẹrun joules ni a lo lati fa ampilifaya parametric kan.
Ultra-wideband alakoso ibaamu ti wa ni opolopo ri ni ọpọlọpọ awọn kirisita ati ki o ti wa ni lo ninu OPCPA femtosecond lesa. Awọn kirisita DKDP ni a lo nitori pe wọn jẹ ohun elo nikan ti a rii ni iṣe ti o le dagba si awọn mewa ti centimeters ti iho ati ni akoko kanna ni awọn agbara opiti itẹwọgba lati ṣe atilẹyin imudara ti agbara PW pupọlesa. O rii pe nigbati okuta momọ DKDP ti fa soke nipasẹ ina igbohunsafẹfẹ ilọpo meji ti lesa gilasi ND, ti o ba jẹ pe gigun ti gbigbe ti pulse ti o pọ si jẹ 910 nm, awọn ofin mẹta akọkọ ti imugboroosi Taylor ti aiṣedeede fekito igbi jẹ 0.
Olusin 1 jẹ apẹrẹ sikematiki ti eto laser XCELS. Ipari iwaju ti ipilẹṣẹ chirped femtosecond pulses pẹlu aarin wefulenti ti 910 nm (1.3 ni Figure 1) ati 1054 nm nanosecond pulses itasi sinu OPCPA fifa soke lesa (1.1 ati 1.2 ni Figure 1). Ipari iwaju tun ṣe idaniloju mimuuṣiṣẹpọ ti awọn iṣọn wọnyi bii agbara ti a beere ati awọn aye aye aye. OPCPA agbedemeji ti n ṣiṣẹ ni iwọn atunwi ti o ga julọ (1 Hz) nmu pulse chirped pọ si awọn mewa ti joules (2 ni Nọmba 1). Pulusi naa jẹ afikun siwaju nipasẹ Booster OPCPA sinu tan ina kilojoule kan ati pin si awọn ina-ipin 12 kanna (4 ni Nọmba 1). Ni OPCPA 12 ti o kẹhin, ọkọọkan awọn iṣọn ina chirped 12 ni a pọ si ipele kilojoule (5 ni Nọmba 1) ati lẹhinna fisinuirindigbindigbin nipasẹ awọn gratings 12 funmorawon (GC ti 6 ni Nọmba 1). Àlẹmọ pipinka ti eto acousto-optic ni a lo ni opin iwaju lati ṣakoso ni deede pipinka iyara iyara ẹgbẹ ati pipinka aṣẹ giga, ki o le gba iwọn pulse ti o kere julọ ti o ṣeeṣe. Awọn pulse julọ.Oniranran ni apẹrẹ ti o fẹrẹ to aṣẹ-aṣẹ 12th supergauss, ati bandiwidi spectral ni 1% ti iye ti o pọju jẹ 150 nm, ti o baamu si Fourier transform limit iwọn pulse ti 17 fs. Ṣiyesi isanpada pipinka ti ko pe ati iṣoro ti isanpada alakoso aiṣedeede ni awọn amplifiers parametric, iwọn pulse ti a nireti jẹ 20 fs.
Laser XCELS yoo gba awọn ikanni meji 8-ikanni UFL-2M neodymium gilasi laser igbohunsafẹfẹ awọn modulu ilọpo meji (3 ni Nọmba 1), eyiti awọn ikanni 13 yoo ṣee lo lati fa Booster OPCPA ati 12 ipari OPCPA. Awọn ikanni mẹta to ku yoo ṣee lo bi nanosecond kilojoule ominiraawọn orisun lesafun miiran adanwo. Ni opin nipasẹ ẹnu-ọna didenukole opiti ti awọn kirisita DKDP, agbara itanna ti pulse fifa ti ṣeto si 1.5 GW/cm2 fun ikanni kọọkan ati pe iye akoko jẹ 3.5 ns.
Ikanni kọọkan ti lesa XCELS ṣe agbejade awọn iṣọn pẹlu agbara 50 PW. Apapọ awọn ikanni 12 pese agbara iṣelọpọ lapapọ ti 600 PW. Ninu iyẹwu ibi-afẹde akọkọ, kikankikan idojukọ ti o pọju ti ikanni kọọkan labẹ awọn ipo to dara julọ jẹ 0.44 × 1025 W / cm2, ti o ro pe awọn eroja idojukọ F/1 ni a lo fun idojukọ. Ti pulse ti ikanni kọọkan ba wa ni afikun si 2.6 fs nipasẹ ilana titẹ-ifiweranṣẹ, agbara pulse ti o baamu yoo pọ si 230 PW, ti o ni ibamu si imọlẹ ina ti 2.0 × 1025 W / cm2.
Lati ṣaṣeyọri imọlẹ ina ti o tobi ju, ni 600 PW o wu, awọn itanna ina ni awọn ikanni 12 yoo wa ni idojukọ ni geometry ti itọsi dipole inverse, bi o ṣe han ni Nọmba 2. Nigbati ipele pulse ni ikanni kọọkan ko ni titiipa, ifọkansi aifọwọyi le le. de 9× 1025 W / cm2. Ti ipele pulse kọọkan ba wa ni titiipa ati muuṣiṣẹpọ, ina abajade isọpọ yoo pọ si 3.2×1026 W/cm2. Ni afikun si yara ibi-afẹde akọkọ, iṣẹ akanṣe XCELS pẹlu to awọn ile-iṣere olumulo 10, ọkọọkan ngba ọkan tabi diẹ ẹ sii awọn ina fun awọn idanwo. Lilo aaye ina ti o lagbara pupọju, iṣẹ akanṣe XCELS ngbero lati ṣe awọn idanwo ni awọn ẹka mẹrin: awọn ilana elekitiromiki kuatomu ni awọn aaye ina lesa lile; Isejade ati isare ti awọn patikulu; Awọn iran ti Atẹle itanna Ìtọjú; Astrophysics yàrá yàrá, awọn ilana iwuwo agbara giga ati iwadii aisan.
EEYA. 2 Idojukọ geometry ni iyẹwu ibi-afẹde akọkọ. Fun wípé, digi parabolic ti tan ina 6 ti ṣeto si sihin, ati titẹ sii ati awọn ina ina fihan awọn ikanni meji nikan 1 ati 7
Nọmba 3 ṣe afihan ifilelẹ aye ti agbegbe iṣẹ kọọkan ti eto laser XCELS ni ile idanwo naa. Ina, awọn ifasoke igbale, itọju omi, ìwẹnumọ ati air karabosipo wa ni ipilẹ ile. Lapapọ agbegbe ikole jẹ diẹ sii ju 24,000 m2. Lapapọ agbara agbara jẹ nipa 7.5 MW. Ile esiperimenta naa ni fireemu gbogbogbo ṣofo inu ati apakan ita, ọkọọkan ti a ṣe lori awọn ipilẹ meji ti a ti decouped. Igbale ati awọn eto idawọle-gbigbọn miiran ti fi sori ẹrọ lori ipilẹ ti o ya sọtọ gbigbọn, nitorinaa titobi idamu ti a firanṣẹ si eto laser nipasẹ ipilẹ ati atilẹyin ti dinku si kere ju 10-10 g2 / Hz ni iwọn igbohunsafẹfẹ. 1-200 Hz. Ni afikun, nẹtiwọọki kan ti awọn ami itọkasi geodesic ti ṣeto ni gbongan lesa lati ṣe abojuto eto fifo ilẹ ati ohun elo.
Ise agbese XCELS ni ero lati ṣẹda ile-iṣẹ iwadii imọ-jinlẹ nla kan ti o da lori awọn ina lesa agbara giga giga julọ. Ikanni kan ti eto laser XCELS le pese kikankikan ina idojukọ ni ọpọlọpọ igba ti o ga ju 1024 W/cm2, eyiti o le kọja siwaju nipasẹ 1025 W/cm2 pẹlu imọ-ẹrọ titẹ-lẹhin. Nipa dipole-fojusi pulses lati 12 awọn ikanni ninu awọn lesa eto, ohun kikankikan sunmo si 1026 W/cm2 le ṣee waye ani lai ranse si-funmorawon ati alakoso titiipa. Ti imuṣiṣẹpọ alakoso laarin awọn ikanni ti wa ni titiipa, kikankikan ina yoo ga ni igba pupọ. Lilo awọn kikankikan pulse igbasilẹ wọnyi ati ipilẹ opo ikanni pupọ, ohun elo XCELS iwaju yoo ni anfani lati ṣe awọn idanwo pẹlu kikankikan giga pupọ, awọn pinpin aaye ina eka, ati ṣe iwadii awọn ibaraenisepo nipa lilo awọn ina ina lesa pupọ-ikanni ati itankalẹ keji. Eyi yoo ṣe ipa alailẹgbẹ ni aaye ti fisiksi adanwo aaye itanna eletiriki to lagbara.
Akoko ifiweranṣẹ: Mar-26-2024