Vao haingana, ny Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences dia nampiditra ny eXawatt Center for Extreme Light Study (XCELS), fandaharam-pikarohana ho an'ny fitaovana siantifika lehibe mifototra amin'ny tena.laser hery avo. Tafiditra ao anatin'ny tetikasa ny fananganana trano iray tenalaser hery avomifototra amin'ny teknôlôjia fanamafisam-peo optique parametric amin'ny kristaly lehibe aperture potasioma dideuterium phosphate (DKDP, formula simika KD2PO4), miaraka amin'ny vokatra azo antenaina amin'ny 600 PW peak power pulses. Ity asa ity dia manome antsipiriany manan-danja sy fikarohana fikarohana momba ny tetikasa XCELS sy ny rafitra laser-ny, manoritsoritra ny fampiharana sy ny mety ho fiantraikany mifandraika amin'ny fifandraisana amin'ny hazavana mahery vaika.
Ny fandaharan'asa XCELS dia natolotra tamin'ny taona 2011 miaraka amin'ny tanjona voalohany amin'ny fahazoana hery ambony indrindratamin'ny laserPulse output an'ny 200 PW, izay nohavaozina ho 600 PW amin'izao fotoana izao. nyrafitra laserMiankina amin'ny teknolojia telo lehibe:
(1) Ny teknolojia Optical Parametric Chirped Pulse Amplification (OPCPA) dia ampiasaina fa tsy ny mahazatra Chirped Pulse Amplification (Chirped Pulse Amplification, OPCPA). CPA) teknolojia;
(2) Amin'ny fampiasana DKDP ho toy ny fitaovam-pitrandrahana, ny fifanandrinana amin'ny sehatra ultra wideband dia tanterahana eo akaikin'ny halavan'ny onjam-peo 910 nm;
(3) Aperture lehibe neodymium tamin'ny laser fitaratra amin'ny herin'ny pulse an'arivony joules dia ampiasaina amin'ny paompy parametric amplifier.
Ny fampifanarahana amin'ny dingana ultra-wideband dia hita betsaka amin'ny kristaly maro ary ampiasaina amin'ny laser femtosecond OPCPA. Ny kristaly DKDP dia ampiasaina satria izy ireo no hany fitaovana hita amin'ny fampiharana izay azo ampitomboina amin'ny aperture am-polony santimetatra ary miaraka amin'izay koa dia manana toetra optika azo ekena hanohanana ny fanamafisana ny herin'ny multi-PW.tamin'ny laser. Hita fa rehefa ny kristaly DKDP dia pumped amin'ny avo roa heny matetika hazavana ny ND vera tamin'ny laser, raha ny carrier halavan'ny onjam-n'ny pulse amplified dia 910 nm, ny telo voalohany teny ny Taylor fanitarana ny onja vector mismatch dia 0.
Ny sary 1 dia fisehon'ny rafitra laser XCELS. Ny faran'ny farany dia niteraka pulses femtosecond chirped miaraka amin'ny halavan'ny onjam-pandrefesana afovoany 910 nm (1.3 amin'ny sary 1) ary 1054 nm nanosecond pulses nampidirina tao amin'ny laser pumped OPCPA (1.1 sy 1.2 amin'ny sary 1). Ny faran'ny anoloana koa dia miantoka ny fampifanarahana ireo pulses ireo ary koa ny angovo ilaina sy ny mari-pamantarana spatiotemporal. Ny OPCPA mpanelanelana miasa amin'ny tahan'ny famerimberenana avo kokoa (1 Hz) dia mampitombo ny fiposahan'ny tsipìka ho joules am-polony (2 amin'ny sary 1). Ny pulse dia ampitomboin'ny Booster OPCPA ho iray kilojoule beam ary mizara ho 12 mitovy sub-beams (4 amin'ny sary 1). Ao amin'ny OPCPA 12 farany, ny tsirairay amin'ireo pulso hazavana 12 dia ampitomboina amin'ny haavon'ny kilojoule (5 amin'ny sary 1) ary avy eo dia voatsindry amin'ny 12 compression gratings (GC amin'ny 6 amin'ny sary 1). Ny sivana acousto-optic programmable dispersion dia ampiasaina amin'ny faran'ny anoloana mba hifehezana tsara ny fiparitahan'ny hafainganam-pandehan'ny vondrona sy ny fiparitahan'ny filaharana avo lenta, mba hahazoana ny sakan'ny pulse kely indrindra. Ny spektrum pulse dia manana endrika saika 12th-order supergauss, ary ny bandwidth spectral amin'ny 1% amin'ny sanda ambony indrindra dia 150 nm, mifanitsy amin'ny Fourier transform limite pulse width of 17 fs. Raha jerena ny fanonerana ny fiparitahana tsy feno sy ny fahasarotan'ny fanonerana ny dingana tsy andalana amin'ny amplifier paramétrique, ny sakan'ny pulse andrasana dia 20 fs.
Ny XCELS laser dia hampiasa roa 8-fantsona UFL-2M neodymium vera tamin'ny laser fandrefesana Modules avo roa heny (3 ao amin'ny Figure 1), izay 13 fantsona dia hampiasaina mba paompy ny Booster OPCPA sy 12 farany OPCPA. Ny fantsona telo ambiny dia hampiasaina ho kilojoule nanosecond tsy miankinaloharano tamin'ny laserho an'ny fanandramana hafa. Voafetra amin'ny tokonam-baravarana optique amin'ny kristaly DKDP, ny hamafin'ny taratra amin'ny pulse paompy dia napetraka amin'ny 1.5 GW / cm2 isaky ny fantsona ary ny faharetany dia 3.5 ns.
Ny fantsona tsirairay amin'ny laser XCELS dia mamokatra pulses manana hery 50 PW. Ny totalin'ny fantsona 12 dia manome hery mivoaka amin'ny 600 PW. Ao amin'ny efitrano kendrena lehibe, ny hamafin'ny fifantohana ambony indrindra amin'ny fantsona tsirairay ao anatin'ny fepetra tsara dia 0.44 × 1025 W / cm2, raha heverina fa ny singa mifantoka F / 1 dia ampiasaina amin'ny fifantohana. Raha toa ka voatsindry bebe kokoa amin'ny 2.6 fs ny fidiran'ny fantsona tsirairay amin'ny alàlan'ny teknikan'ny post-compression, dia hitombo ho 230 PW ny herin'ny pulse output mifanaraka amin'izany, mifanaraka amin'ny hamafin'ny hazavana 2.0 × 1025 W / cm2.
Mba hahatratrarana ny hamafin'ny hazavana bebe kokoa, amin'ny famoahana 600 PW, dia hifantoka amin'ny geometry amin'ny taratra dipole inverse ny jiron'ny hazavana ao amin'ny fantsona 12, araka ny aseho amin'ny sary 2. Rehefa tsy mihidy ny dingan'ny pulse ao amin'ny fantsona tsirairay, dia mety ny hamafin'ny fifantohana. mahatratra 9×1025 W/cm2. Raha toa ka mihidy sy mifanandrify ny dingan'ny pulse tsirairay, dia hitombo ho 3.2 × 1026 W/cm2 ny hamafin'ny hazavana mitambatra. Ho fanampin'ny efitrano kendrena lehibe, ny tetikasa XCELS dia ahitana laboratoara mpampiasa hatramin'ny 10, izay samy mahazo taratra iray na maromaro hanaovana andrana. Amin'ny fampiasana an'io sehatra maivana mahery vaika io, ny tetikasa XCELS dia mikasa ny hanao andrana amin'ny sokajy efatra: ny fizotran'ny electrodynamic quantum amin'ny sehatra laser mahery vaika; Ny famokarana sy ny fanafainganana ny singa; Ny famokarana taratra elektromagnetika faharoa; Ny astrofizika laboratoara, ny fizotran'ny angovo avo lenta ary ny fikarohana diagnostika.
AVIAVY. 2 Mifantoka amin'ny géometrika ao amin'ny efitrano kendrena lehibe. Mba hanazavana, ny fitaratra parabolika 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 habakabaka isaky ny faritra miasa amin'ny rafitra laser XCELS ao amin'ny trano andrana. Ny jiro, ny paompy banga, ny fanadiovana rano, ny fanadiovana ary ny rivotra dia hita ao amin'ny lakaly. Mihoatra ny 24.000 m2 ny fitambaran’ny velaran’ny fanorenana. Manodidina ny 7,5 MW eo ho eo ny totalin'ny fanjifana herinaratra. Ny trano andrana dia ahitana rafitra poakaty anatiny sy fizarana ivelany, samy miorina amin'ny fototra roa misaraka. Ny banga sy ny vibration-inducing rafitra hafa dia napetraka eo amin'ny vibration mitoka-monina fototra, ka ny amplitude ny korontana nampitaina tamin'ny laser rafitra amin'ny alalan'ny fototra sy ny fanohanana dia nihena ho latsaky ny 10-10 g2/Hz amin'ny matetika isan-karazany ny 1-200 Hz. Ho fanampin'izany, tambajotran'ny marika fanondro geodesika dia napetraka ao amin'ny efitrano laser mba hanaraha-maso ny fizotry ny tany sy ny fitaovana.
Ny tetikasa XCELS dia mikendry ny hamorona tobim-pikarohana ara-tsiansa lehibe mifototra amin'ny herin'ny laser ambony indrindra. Ny fantsona iray amin'ny rafitra laser XCELS dia mety hanome hazavana mifantoka imbetsaka mihoatra ny 1024 W/cm2, izay mety hihoatra ny 1025 W/cm2 amin'ny teknolojia post-compression. Amin'ny alàlan'ny pulses mifantoka amin'ny dipole avy amin'ny fantsona 12 ao amin'ny rafitra laser, ny hamafin'ny akaiky 1026 W / cm2 dia azo tratrarina na dia tsy misy post-compression sy fanidy dingana aza. Raha mihidy ny fampifanarahana ny dingana eo amin'ny fantsona, dia hiakatra avo heny ny hamafin'ny hazavana. Amin'ny fampiasana ireo tanjaky ny pulse manapaka rakitsoratra sy ny fandrafetana taratra marobe, ny trano XCELS amin'ny ho avy dia afaka manao andrana amin'ny hamafin'ny haavo avo dia avo, ny fizarana hazavana be pitsiny, ary ny fitiliana ny fifandraisana amin'ny fampiasana taratra laser maromaro sy taratra faharoa. Izany dia hanana anjara toerana miavaka eo amin'ny sehatry ny fizika fanandramana amin'ny sehatry ny electromagnetika mahery vaika.
Fotoana fandefasana: Mar-26-2024