Vao haingana, ny Institute of Applied Physics ao amin'ny Akademia Rosiana momba ny Siansa dia nampiditra ny eXawatt Center for Extreme Light Study (XCELS), fandaharan'asa fikarohana ho an'ny fitaovana siantifika lehibe mifototra amin'ny ...laser mahery vaikaTafiditra ao anatin'ny tetikasa ny fananganana tranobe iray tena tsaralaser mahery vaikamifototra amin'ny teknolojia fanamafisana ny fitempon'ny fo (pulse amplification) parametrika optika ao anaty kristaly potassium dideuterium phosphate (DKDP, raikipohy simika KD2PO4) misy lavaka lehibe, miaraka amin'ny vokatra antenaina ho 600 PW ny fitempon'ny fo. Ity asa ity dia manome antsipiriany manan-danja sy fikarohana momba ny tetikasa XCELS sy ny rafitra laser-ny, mamaritra ny fampiharana sy ny fiantraikany mety hitranga mifandraika amin'ny fifandraisan'ny saha hazavana mahery vaika.
Natolotra tamin'ny taona 2011 ny fandaharan'asa XCELS miaraka amin'ny tanjona voalohany hahatratrarana ny hery faratamponytamin'ny laser200 PW ny famoahana herinaratra, izay nohavaozina ho 600 PW amin'izao fotoana izao. Ny azyrafitra lasermiankina amin'ny teknolojia fototra telo:
(1) Ny teknolojia Optical Parametric Chirped Pulse Amplification (OPCPA) no ampiasaina fa tsy ny Chirped Pulse Amplification nentim-paharazana (Chirped Pulse Amplification, OPCPA). Teknolojia CPA);
(2) Amin'ny fampiasana ny DKDP ho toy ny fitaovana fanamafisana, dia tratrarina eo akaikin'ny halavan'ny onjam-peo 910 nm ny fampifanarahana dingana ultra wideband;
(3) Laser fitaratra neodymium misy lavaka lehibe misy angovon'ny fitempon'ny fo an'arivony joules no ampiasaina hanosehana amplifier parametrika.
Hita betsaka amin'ny kristaly maro ny fampifanarahana dingana ultra-wideband ary ampiasaina amin'ny laser femtosecond OPCPA. Ampiasaina ny kristaly DKDP satria izy ireo no hany fitaovana hita amin'ny fampiharana izay azo ampitomboina hatramin'ny am-polo santimetatra ny fisokafana ary miaraka amin'izay dia manana toetra optika azo ekena hanohanana ny fanamafisana ny hery multi-PW.lasersHita fa rehefa alefan'ny hazavana avo roa heny amin'ny laser fitaratra ND ny kristaly DKDP, raha 910 nm ny halavan'ny onjam-pitaterana amin'ny pulsa nohamafisina, dia 0 ny fe-potoana telo voalohany amin'ny fanitarana Taylor amin'ny tsy fitoviana amin'ny vector wave.
Ny Sary 1 dia endrika skematika amin'ny rafitra laser XCELS. Ny farany eo anoloana dia namorona pulse femtosecond chirped miaraka amin'ny halavan'ny onjam-peo afovoany 910 nm (1.3 ao amin'ny Sary 1) sy pulse nanosecond 1054 nm nampidirina tao amin'ny laser OPCPA voapompa (1.1 sy 1.2 ao amin'ny Sary 1). Ny farany eo anoloana koa dia miantoka ny fampifanarahana ireo pulse ireo ary koa ny angovo sy ny masontsivana ara-potoana ilaina. Ny OPCPA antonony miasa amin'ny tahan'ny famerimberenana ambony kokoa (1 Hz) dia manamafy ny pulse chirped ho am-polony joules (2 ao amin'ny Sary 1). Ny pulse dia ampitomboina bebe kokoa amin'ny alalan'ny Booster OPCPA ho lasa taratra kilojoule tokana ary zaraina ho taratra mitovy 12 (4 ao amin'ny Sary 1). Ao amin'ny OPCPA 12 farany, ny tsirairay amin'ireo pulse hazavana chirped 12 dia ampitomboina hatramin'ny ambaratonga kilojoule (5 ao amin'ny Sary 1) ary avy eo dia terena amin'ny alalan'ny harato famoretana 12 (GC an'ny 6 ao amin'ny Sary 1). Ny sivana dispersion azo fandaharana acousto-optic dia ampiasaina eo amin'ny farany aloha mba hifehezana tsara ny dispersion hafainganam-pandehan'ny vondrona sy ny dispersion ambony, mba hahazoana ny sakany kely indrindra azo atao amin'ny pulse. Ny spectrum pulse dia manana endrika efa ho supergauss faha-12, ary ny bandwidth spectral amin'ny 1% amin'ny sanda ambony indrindra dia 150 nm, mifanaraka amin'ny sakany pulse fetran'ny Fourier transform 17 fs. Raha jerena ny tsy fahatomombanan'ny dispersion sy ny fahasarotan'ny compensation phase nonlinear amin'ny amplifier parametric, ny sakany pulse andrasana dia 20 fs.
Ny laser XCELS dia hampiasa môdely roa amin'ny fampitomboana ny hatetika amin'ny laser neodymium UFL-2M misy fantsona 8 (3 amin'ny Sary 1), izay hampiasaina amin'ny fantsona 13 ny Booster OPCPA ary ny fantsona 12 farany amin'ny OPCPA. Ny fantsona telo sisa dia hampiasaina ho toy ny nanosecond kilojoule pulsed tsy miankina.loharano laserho an'ny andrana hafa. Voafetra amin'ny tokonam-baravaran'ny kristaly DKDP optika, ny hamafin'ny taratra amin'ny pulsa voapompa dia napetraka ho 1.5 GW/cm2 ho an'ny fantsona tsirairay ary ny faharetany dia 3.5 ns.
Ny fantsona tsirairay amin'ny laser XCELS dia mamokatra pulse manana hery 50 PW. Ny fantsona 12 dia manome hery famoahana 600 PW. Ao amin'ny efitrano kendrena lehibe, ny hamafin'ny fifantohana ambony indrindra amin'ny fantsona tsirairay amin'ny toe-javatra tonga lafatra dia 0.44 × 1025 W/cm2, raha heverina fa ny singa fifantohana F/1 no ampiasaina amin'ny fifantohana. Raha toa ka terena bebe kokoa ho 2.6 fs amin'ny alàlan'ny teknika aorian'ny famoretana ny pulse amin'ny fantsona tsirairay, dia hitombo ho 230 PW ny herin'ny pulse mifanaraka amin'izany, mifanaraka amin'ny hamafin'ny hazavana 2.0 × 1025 W/cm2.
Mba hahazoana hamafin'ny hazavana bebe kokoa, amin'ny famoahana 600 PW, ny fitempon'ny hazavana ao amin'ny fantsona 12 dia hifantoka amin'ny jeometrika amin'ny taratra dipole mivadika, araka ny aseho amin'ny Sary 2. Rehefa tsy mihidy ny dingana fitempon'ny hazavana ao amin'ny fantsona tsirairay, dia mety hahatratra 9 × 1025 W / cm2 ny hamafin'ny fifantohana. Raha mihidy sy mifanaraka ny dingana fitempon'ny hazavana tsirairay, dia hitombo ho 3.2 × 1026 W / cm2 ny hamafin'ny hazavana mirindra vokarina. Ankoatra ny efitrano kendrena lehibe, ny tetikasa XCELS dia ahitana laboratoara mpampiasa hatramin'ny 10, izay samy mandray taratra iray na maromaro ho an'ny fanandramana. Amin'ny fampiasana ity saha hazavana mahery vaika ity, ny tetikasa XCELS dia mikasa ny hanao fanandramana amin'ny sokajy efatra: dingana elektrodinamika kuantum amin'ny saha laser mahery vaika; Ny famokarana sy fanafainganana ny poti-javatra; Ny famokarana taratra elektromagnetika faharoa; Astrofizika laboratoara, dingana hakitroky ny angovo avo lenta ary fikarohana diagnostika.
SARY 2 Jeometrika fifantohana ao amin'ny efitrano kendrena lehibe. Mba hahazoana fahazavana, ny fitaratra parabola amin'ny taratra 6 dia napetraka ho mangarahara, ary ny taratra fidirana sy fivoahana dia mampiseho fantsona roa 1 sy 7 ihany.
Ny Sary 3 dia mampiseho ny fisehon'ny toerana misy ny faritra tsirairay miasa amin'ny rafitra laser XCELS ao amin'ny trano fanandramana. Ny herinaratra, ny paompy banga, ny fitsaboana rano, ny fanadiovana ary ny fampangatsiahana rivotra dia hita ao amin'ny lakaly. Ny velaran-tany fanorenana manontolo dia mihoatra ny 24,000 m2. Ny fandaniana herinaratra manontolo dia eo amin'ny 7.5 MW eo ho eo. Ny trano fanandramana dia misy rafitra anatiny poakaty sy fizarana ivelany, izay samy miorina amin'ny fototra roa misaraka. Ny rafitra banga sy ny rafitra hafa miteraka hovitrovitra dia napetraka eo amin'ny fototra voatokana ho an'ny hovitrovitra, mba hihena ho latsaky ny 10-10 g2/Hz ny amplitude-n'ny fikorontanana alefa amin'ny rafitra laser amin'ny alàlan'ny fototra sy ny fanohanana amin'ny elanelana matetika 1-200 Hz. Ho fanampin'izany, misy tambajotran'ny marika fanondroana geodesic napetraka ao amin'ny efitrano laser mba hanaraha-maso tsy tapaka ny fivezivezen'ny tany sy ny fitaovana.
Ny tetikasa XCELS dia mikendry ny hamorona toeram-pikarohana siantifika lehibe mifototra amin'ny laser manana hery avo dia avo. Ny fantsona iray amin'ny rafitra laser XCELS dia mety hanome hamafin'ny hazavana mifantoka avo imbetsaka noho ny 1024 W/cm2, izay azo mihoatra ny 1025 W/cm2 amin'ny alàlan'ny teknolojia post-compression. Amin'ny alàlan'ny pulses mifantoka dipole avy amin'ny fantsona 12 ao amin'ny rafitra laser, dia azo tratrarina ny hamafin'ny 1026 W/cm2 na dia tsy misy post-compression sy phase hidin-trano aza. Raha mihidy ny phase synchronization eo amin'ny fantsona, dia ho avo imbetsaka ny hamafin'ny hazavana. Amin'ny fampiasana ireo hamafin'ny pulse manafoana ny firaketana an-tsoratra sy ny firafitry ny taratra multi-channel, ny toeram-piasana XCELS amin'ny ho avy dia ho afaka hanao andrana amin'ny hamafin'ny hazavana avo dia avo, fizarana saha hazavana sarotra, ary hamantatra ny fifandraisana amin'ny alàlan'ny taratra laser multi-channel sy taratra faharoa. Izany dia hilalao anjara toerana miavaka eo amin'ny sehatry ny fizika fanandramana sehatra elektromagnetika mahery vaika.
Fotoana fandefasana: 26 Martsa 2024