Hivi karibuni, Taasisi ya Fizikia Iliyotumiwa ya Chuo cha Sayansi cha Urusi ilianzisha Kituo cha Exawatt cha Utafiti wa Mwanga uliokithiri (XCELS), mpango wa utafiti wa vifaa vikubwa vya kisayansi kulingana na sanaLasers za Nguvu za Juu. Mradi huo ni pamoja na ujenzi wa sanaLaser ya nguvu ya juuKulingana na teknolojia ya upanuzi wa macho ya parametric ya parametric katika phosphate kubwa ya potasiamu dideuterium phosphate (DKDP, kemikali formula KD2PO4), na jumla inayotarajiwa ya pato la nguvu ya PW 600. Kazi hii hutoa maelezo muhimu na matokeo ya utafiti juu ya Mradi wa XCELS na mifumo yake ya laser, ikielezea matumizi na athari zinazoweza kuhusiana na mwingiliano wa uwanja wa taa-kali.
Programu ya XCELS ilipendekezwa mnamo 2011 na lengo la kwanza la kufikia nguvu ya kilelelaserPato la PW 200, ambalo kwa sasa limesasishwa hadi 600 PW. Yakemfumo wa laserInategemea teknolojia tatu muhimu:
. CPA) Teknolojia;
.
.
Ulinganisho wa sehemu ya upana wa upana hupatikana sana katika fuwele nyingi na hutumiwa katika lasers za OPCPA za femtosecond. Fuwele za DKDP hutumiwa kwa sababu ndio nyenzo pekee inayopatikana katika mazoezi ambayo inaweza kupandwa hadi makumi ya sentimita za aperture na wakati huo huo zina sifa za macho zinazokubalika kusaidia ukuzaji wa nguvu nyingi-PWlasers. Inagunduliwa kuwa wakati glasi ya DKDP inasukuma na taa ya frequency mara mbili ya laser ya glasi ya ND, ikiwa wimbi la carrier la kunde lililokuzwa ni 910 nm, masharti matatu ya kwanza ya upanuzi wa Taylor wa mismatch ya wimbi ni 0.
Kielelezo 1 ni mpangilio wa mfumo wa mfumo wa laser wa XCELS. Mwisho wa mbele ulizalisha mapigo ya femtosecond iliyo na kiwango cha kati cha 910 nm (1.3 katika Kielelezo 1) na 1054 nm nanosecond pulses iliyoingizwa kwenye OPCPA ilisukuma laser (1.1 na 1.2 kwenye Kielelezo 1). Mwisho wa mbele pia inahakikisha maingiliano ya mapigo haya na nishati inayohitajika na vigezo vya spatiotemporal. OPCPA ya kati inayofanya kazi kwa kiwango cha juu cha kurudia (1 Hz) huongeza mapigo ya mgongo kwa makumi ya joules (2 kwenye Kielelezo 1). Pulse inakuzwa zaidi na OPCPA ya nyongeza ndani ya boriti moja ya kilojoule na imegawanywa katika mihimili ndogo ndogo ya 12 (4 kwenye Mchoro 1). Katika OPCPA ya mwisho 12, kila moja ya taa 12 za taa zilizopigwa huimarishwa kwa kiwango cha kilojoule (5 kwenye Kielelezo 1) na kisha kushinikizwa na viboreshaji 12 vya compression (GC ya 6 kwenye Kielelezo 1). Kichujio cha utawanyiko cha acousto-optic kinatumika katika mwisho wa mbele kudhibiti utawanyiko wa kasi ya kikundi na utawanyiko wa hali ya juu, ili kupata upana mdogo wa kunde. Wigo wa kunde una sura ya karibu zaidi ya mpangilio wa 12, na bandwidth ya kutazama kwa 1% ya kiwango cha juu ni 150 nm, sambamba na upana wa kunde wa nne wa fs. Kuzingatia fidia isiyokamilika ya utawanyiko na ugumu wa fidia ya awamu isiyo ya mstari katika amplifiers za parametric, upana wa kunde unaotarajiwa ni 20 fs.
Laser ya XCELS itaajiri moduli mbili-8 za UFL-2M neodymium glasi ya mara mbili ya moduli (3 kwenye Kielelezo 1), ambazo njia 13 zitatumika kusukuma OPCPA ya nyongeza na 12 ya mwisho ya OPCPA. Njia tatu zilizobaki zitatumika kama nanosecond kilojoule huruVyanzo vya laserKwa majaribio mengine. Imepunguzwa na kizingiti cha kuvunjika kwa macho ya fuwele za DKDP, kiwango cha umeme wa kunde kilichowekwa kwa 1.5 GW/cm2 kwa kila kituo na muda ni 3.5 ns.
Kila kituo cha Xcels laser hutoa pulses na nguvu ya 50 PW. Jumla ya chaneli 12 hutoa jumla ya nguvu ya pato la 600 pW. Katika chumba kuu cha lengo, kiwango cha juu cha kulenga kila kituo chini ya hali bora ni 0.44 × 1025 W/cm2, ikizingatiwa kuwa vitu vya kulenga f/1 vinatumika kwa kuzingatia. Ikiwa mapigo ya kila kituo yamekandamizwa zaidi kwa 2.6 fs na mbinu ya baada ya makubaliano, nguvu inayolingana ya pato itaongezeka hadi 230 pW, sambamba na kiwango cha mwanga wa 2.0 × 1025 W/cm2.
Ili kufikia kiwango kikubwa cha mwangaza, katika pato la PW 600, taa za taa kwenye vituo 12 zitalenga katika jiometri ya mionzi ya dipole, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2. Wakati sehemu ya mapigo katika kila kituo haijafungwa, kiwango cha umakini kinaweza kufikia 9 × 1025 W/cm2. Ikiwa kila awamu ya kunde imefungwa na kusawazishwa, nguvu ya matokeo ya kushikamana itaongezeka hadi 3.2 × 1026 W/cm2. Mbali na chumba kikuu cha lengo, mradi wa XCELS unajumuisha hadi maabara 10 za watumiaji, kila moja inapokea mihimili moja au zaidi ya majaribio. Kutumia uwanja huu wenye nguvu sana, mradi wa XCELS unapanga kufanya majaribio katika vikundi vinne: michakato ya elektroni ya elektroni katika uwanja mkubwa wa laser; Uzalishaji na kuongeza kasi ya chembe; Kizazi cha mionzi ya sekondari ya umeme; Maabara ya maabara, michakato ya wiani wa nguvu na utafiti wa utambuzi.
Mtini. 2 Kuzingatia jiometri katika chumba kuu cha lengo. Kwa uwazi, kioo cha parabolic cha boriti 6 kimewekwa kwa uwazi, na mihimili ya pembejeo na pato zinaonyesha njia mbili tu 1 na 7
Kielelezo 3 kinaonyesha mpangilio wa anga wa kila eneo la kazi la mfumo wa laser ya XCELS katika jengo la majaribio. Umeme, pampu za utupu, matibabu ya maji, utakaso na hali ya hewa ziko kwenye basement. Jumla ya eneo la ujenzi ni zaidi ya 24,000 m2. Matumizi ya nguvu jumla ni karibu 7.5 MW. Jengo la majaribio lina muundo wa ndani wa ndani na sehemu ya nje, kila moja iliyojengwa kwa misingi miwili iliyopunguka. Mifumo ya utupu na mifumo mingine ya vibration imewekwa kwenye msingi wa kutetemeka, ili amplitude ya usumbufu unaopitishwa kwa mfumo wa laser kupitia msingi na msaada hupunguzwa kuwa chini ya 10-10 G2/Hz katika masafa ya frequency ya 1-200 Hz. Kwa kuongezea, mtandao wa alama za kumbukumbu za geodesic umewekwa katika Ukumbi wa Laser ili kufuatilia utaratibu wa ardhi na vifaa.
Mradi wa XCELS unakusudia kuunda kituo kikubwa cha utafiti wa kisayansi kulingana na lasers kubwa za nguvu za kilele. Kituo kimoja cha mfumo wa laser ya XCELS kinaweza kutoa kiwango cha mwanga kinachozingatia mara kadhaa juu ya 1024 W/cm2, ambayo inaweza kuzidi zaidi na 1025 W/cm2 na teknolojia ya baada ya compression. Na milio ya kulenga kutoka kwa chaneli 12 kwenye mfumo wa laser, kiwango cha karibu na 1026 W/cm2 kinaweza kupatikana hata bila baada ya kukabiliana na kufungwa kwa awamu. Ikiwa maingiliano ya awamu kati ya vituo yamefungwa, kiwango cha taa kitakuwa cha juu mara kadhaa. Kutumia nguvu hizi za kuvunja rekodi na mpangilio wa boriti ya vituo vingi, kituo cha Xcels cha baadaye kitaweza kufanya majaribio kwa kiwango cha juu sana, usambazaji tata wa uwanja, na kugundua mwingiliano kwa kutumia mihimili ya laser ya vituo vingi na mionzi ya sekondari. Hii itachukua jukumu la kipekee katika uwanja wa fizikia ya majaribio ya uwanja wa umeme wenye nguvu.
Wakati wa chapisho: Mar-26-2024