Koartlyn hawwe it Ynstitút fan tapaste fysyk fan 'e Russyske Akademy fan it ExaWatt Center yntrodusearre foar ekstreme ljochte stúdzje (Xcels), in ûndersyksprogramma foar grutte wittenskiplike apparaten basearre op ekstreemHege krêft Lasers. It projekt omfettet de oanlis fan in heulHege krêft LaserBasearre op optyske parametryske chired puls-amplologysetechnology yn grutte aperture phosfaat (dkdp, gemyske formula kd2po4) kristallen, mei in ferwachte totale útfier fan 600 pw peak pulsen. Dit wurk leveret wichtige details en ûndersyksfyningen oer it XCels-projekt en syn laser-systemen, beskriuwende applikaasjes en potensjele ynfloed by ultra sterke ljochtfjild ynteraksjes.
It Xcels-programma waard yn 2011 foarsteld mei it inisjele doel om in peakkrêft te berikkenLaserPulse útfier fan 200 pw, dat op it stuit opwurdearre is nei 600 pw. It isLaser systeemFerhâldt op trije wichtige technologyen:
(1) Optyske parametryske chired puls-amplifikaasje (OPCPA) Technology wurdt brûkt yn plak fan tradisjonele chirped puls-amplifikaasje (chirped pulsperper, opcpus, opcpa). CPA) Technology;
(2) mei help fan DKDP as it winst fan Medium, Ultra Wide Bandfased Matching wurdt realisearre yn 'e buert fan 910 nm golflingte;
(3) In grutte aperture neikemium glês laser mei in puls-enerzjy fan tûzenen jouels wurdt brûkt om in parametryske fersterker te pompen.
Ultra-Wideband-faze-matching wurdt breed fûn yn in protte kristallen en wurdt brûkt yn OPCPA Femtosecond Lasers. DKDP-kristallen wurde brûkt, om't se it iennichste materiaal fûn binne yn 'e praktyk dy't kin wurde groeid ta tens fan sintimeter fan Aperture en tagelyk akseptabele optyske kwaliteiten om de amping te stypjen fan' e amplifikaasje fan multi-pw machtLasers. It wurdt fûn dat as de DKDP Crystal wurdt pompt troch it dûbele frekwinsje-laser, as de ferfiering fan 'e fersterking fan' e Amplifievele Pulse 910 NM is, binne de earste trije betingsten fan 'e Taylor-útwreiding fan' e Wave Vector Mismatch binne 0.
Figuer 1 is in skematyske yndieling fan 'e Xcels Laser-systeem. De front end generearre chired femtosecond pulsen mei in sintrale golflingte fan 910 nm (1.3 yn Nanosecond-pulsen ynjeksje yn 'e OPCPA-pompt laser (1.1 en 1.2 yn figuer 1). It foarste ein soarget ek de syngronisaasje fan dizze pulsen, lykas de fereaske enerzjy en spatiotemporale parameters. In tuskentiidse opcpa dy't wurket op in hegere werhelling taryf (1 HZ) ferarmet de chirped-puls foar tsientallen Joules (2 yn figuer 1). De puls wurdt fierder fersterke troch de booster opcpa yn ien kiloïleelbalke en ferdield yn 12 identike sub-balken (4 yn figuer 1). Yn 'e finale 12 OPCPA is elk fan' e 12 chirped-pulsen te ferwizen nei it Kilojoule-nivo (5 yn figuer 1) en komprimeare troch 12 kompresje-gratingen (GC fan 6 yn figuer 1). It Acousto-Optic-programmearbere oerskippilter wurdt brûkt yn 'e foarkant om groepswinning fan groepswinning fan groepsnivo en hege folchoarder te kontrolearjen, om de lytste mooglike pulsbreedte te krijen. It pulsspektrum hat in foarm fan hast 12e bestelle Supergauss, en de spektrale bânbreedte op 1% fan 'e maksimale wearde is 150 NM, oerienkomt mei de Fourier-transformaat Pulse breedte fan 17 FS. Oerwagende op 'e ûnfolsleine ferspriedingsferifikaasje en de muoite fan net-lineêre fase-kompensaasje yn parametryske ferdieling, de ferwachte pulsbreedte 20 FS.
De Xcels Laser sil twa 8-channel UFL-2M-2M-naam Laser Frekwinsje ynsette (3 yn figuer 1), wêrfan de kanzen op 'e Booster sil wurde pompt om de booster op 12 OPCPA te pompjen. De oerbleaune trije kanalen sille wurde brûkt as ûnôfhinklike nanosecond Kilojopel pulsedLaser Boarnenfoar oare eksperiminten. Beheind troch de optyske ferdieling drompel fan 'e DKDP-kristallen, de bestralingsintensiteit fan' e pompte puls is ynsteld op 1.5 GW / CM2 foar elk kanaal en de doer is 3,5 NS.
Elk kanaal fan 'e Xcels-laser produseart pulses mei in krêft fan 50 pw. In totaal fan 12 kanalen leverje in totale útfierkrêft fan 600 pw. Yn 'e haaddoelkeamerkamera is de maksimale fokusintensiteit fan elk kanaal ûnder ideale omstannichheden 0,44 × 1025 w / cm2, oannommen dat F / 1-fokusearren wurdt brûkt foar fokus. As de puls fan elk kanaal fierder komprimeare is nei 2,6 FS fia post-kompresje-technyk sil de korrespondearjende útfierpulse krêft wurde ferhege nei 230 pw, oerienkomt mei de ljochtintensiteit fan 2.0 × 1025 w / cm2.
Om gruttere ljochtintensiteit te berikken, op 600 pw-útfieren sille de ljochte pulsen rjochte wurde yn 'e geometry fan ferlossing, lykas de pulsfase yn elk kanaal net beskoattele, kin de fokusintensiteit 9 × 1025 w / cm "berikke. As elke pulsfase wurdt beskoattele en syngronisearre, sil de gearhinglike resultearjende ljochtintensiteit wurde ferhege nei 3,2 × 1026 w / cm2. Njonken de haaddoelkeamer omfettet it XCels-projekt maksimaal 10 brûkersabloratoaren, elk ûntfangt ien of mear balken foar eksperiminten. Dit ekstreem sterk ljochtfjild brûke, plannen it XCels-projekt eksperiminten út te fieren yn fjouwer kategoryen: kwantum ElectroDodamics prosessen yn ynheakke laserfjilden; De produksje en fersnelling fan dieltsjes; De generaasje fan sekundêre elektromagnetyske strieling; Laboratorium Astrophysika, fersprieding en diagnostysk ûndersyk fan hege enerzjy.
Fig. 2 Fokusje geometry yn 'e haaddoelkeamer. Foar dúdlikens is de parabolyske spegel fan beam 6 ynsteld op transparant, en de ynfier- en útfierbedriuwen litte mar twa kanalen 1 en 7
Figuer 3 toant de romtlike yndieling fan elk funksjoneel gebiet fan 'e Xcels Laser-systeem yn it eksperimintele gebou. Elektrisiteit, fakuümpomps, wetterbehandeling, suvering en airconditioning lizze yn 'e kelder. It totale bouwgebiet is mear dan 24.000 M2. It totale krêftferbrûk is sawat 7,5 mw. It eksperimintele gebou bestiet út in ynterne holle-overall-frame en in eksterne seksje, elk boud op twa ûntbûn fûnstaasjes. It fakuüm en oare vibraasje-inducing-systemen wurde ynstalleare op 'e vibraasje-isoleare stichting, sadat de amplitúsje fan' e laser-systeem troch de stipe wurdt fermindere ta minder dan 10-10 G2 / Hz yn it frekwinsjeberik fan 1-200 HZ. Derneist is in netwurk Geodesyske referinsjerkeren ynsteld yn 'e Laser Hall om de drift fan' e grûn en apparatuer systematysk te kontrolearjen.
It Xcels-projekt is fan doel in grutte wittenskiplike ûndersyksfasiliteit te meitsjen op basis fan ekstreem hege peak-lasers. Ien kanaal fan 'e Xcels Laser-systeem kin in rjochte ljocht yntinsiteit leverje heger dan 1024 W / CM2, dy't fierder kin wurde oerskreaun troch 1025 W / CM2 mei post-compressue-technology. Troch dipole-fokuspultsjes fan 12 kanalen fan 12 kanalen yn it lasersysteem kinne in yntinsiteit tichtby 1026 w / cm2 wurde berikt sûnder post-kompresje en faze-locking. As de faze syngronisaasje tusken kanalen is beskoattele, sil de ljochtintensiteit ferskate kearen heger wêze. Mei help fan dizze record-brekkend puls-ynstellingen en de maksimalekaartsje sille de takomstige xcels-foarsjenning kinne útfiere, komplekse ljochtfjildferdielingen, en diagnostikken brûke mei multi-kanrose-laserrammen en sekundêre strieling. Dit sil in unike rol spielje op it fjild fan super-sterke elektromagnetyske fjild eksperimintele natuerkunde.
Posttiid: MAR-26-2024