Di van demên dawî de, Enstîtuya Fîzîkê ya Sepandî ya Akademiya Zanistî ya Rûsyayê, Navenda eXawatt ji bo Lêkolîna Ronahiya Zor (XCELS), bernameyek lêkolînê ya ji bo amûrên zanistî yên mezin ên ku li ser bingeha zehf zêde ye, destnîşan kir.lazerên hêza bilind. Di projeyê de avakirina pirlaser hêza bilindli ser bingeha teknolojiya zêdekirina nebza çîpkirî ya parametrîkî ya optîkî di krîstalên potassium dideuterîum fosfat (DKDP, formula kîmyewî KD2PO4) de, bi 600 PW pêlên hêza pezê ya paşîn a paşîn a mezin. Ev xebat hûrgulî û vedîtinên lêkolînê yên girîng di derbarê projeya XCELS û pergalên wê yên lazer de peyda dike, serîlêdan û bandorên potansiyel ên têkildarî danûstendinên qada ronahiyê ya pir-hêz vedibêje.
Bernameya XCELS di sala 2011-an de bi armanca destpêkê ya bidestxistina hêzek pez hate pêşniyar kirinlaserHilberîna nebza 200 PW, ku niha heya 600 PW hatî nûve kirin. Itssîstema laserxwe dispêre sê teknolojiyên sereke:
(1) Teknolojiya Parametrîkî ya Optîkî ya Pulse Amplification (OPCPA) li şûna Zêdekirina Pulse Chirped ya kevneşopî (OPCPA) tê bikar anîn. CPA) teknolojî;
(2) Bi karanîna DKDP-ê wekî navgîniya qezenckirinê, hevahengiya qonaxa ultra fireh li nêzî dirêjahiya pêlê ya 910 nm tête kirin;
(3) Lazereke cama neodymiumê ya apertureke mezin a bi enerjiya pêlêdanê ya bi hezaran joules e, ji bo pompkirina amplifikatorek parametrîkî tê bikar anîn.
Lihevhatina qonaxa ultra-berfireh bi berfirehî di gelek krîstalan de tê dîtin û di lazerên femtosecond OPCPA de tê bikar anîn. Krîstalên DKDP-ê têne bikar anîn ji ber ku ew tenê materyal in ku di pratîkê de têne dîtin ku dikarin bi dehan santîmetreyî dirûvê mezin bibin û di heman demê de xwedan taybetmendiyên optîkî yên pejirandî ne ku piştgirî bidin xurtkirina hêza pir-PW.laser. Tê dîtin ku dema krîstala DKDP ji hêla ronahiya frekansa dualî ya lazera cama ND ve tê pompe kirin, heke dirêjahiya pêla hilgirê ya pêla zêdekirî 910 nm be, sê şertên pêşîn ên berfirehbûna Taylor ya vektora pêlê 0 ne.
Wêne 1 nexşeyek şematîkî ya pergala lazerê ya XCELS ye. Di dawiya pêşiyê de pêlên femtosecondî yên bi dirêjahiya pêlên navendî yên 910 nm (1.3 di jimar 1 de) û 1054 nm pêlên nanosecondê yên ku di lazera pompkirî ya OPCPA de hatine derzî kirin (1.1 û 1.2 di Figure 1) de çêdike. Di heman demê de dawiya pêşîn hevdemkirina van pêlşan û hem jî pîvanên enerjiyê û cîhê-demî yên pêwîst peyda dike. OPCPA-ya navîn ku bi rêjeyek dûbarekirinê ya bilindtir (1 Hz) dixebite, pêla çîpkirî bi dehan joulan zêde dike (2 di jimar 1 de). Nebza ji hêla Booster OPCPA ve di tîrêjek yek kîlojoul de tê zêdekirin û li 12 tîrêjên jêrîn ên yeksan tê dabeş kirin (4 di Figure 1 de). Di 12 OPCPA-ya paşîn de, her yek ji 12 pêlên ronahiyê yên çîpkirî di asta kilojoule de (5 di Xiflteya 1-ê de) tê zêdekirin û dûv re ji hêla 12 grîngên kompresyonê ve têne pêçandin (GC ya 6 di Figure 1 de). Parzûna belavkirina bernamekirî ya acousto-optîkî di dawiya pêşîn de tê bikar anîn da ku bi rastî belavkirina leza komê û belavbûna rêza bilind kontrol bike, da ku firehiya nebza herî piçûk a gengaz bistîne. Spektroma nebşê xwedan şeklek supergauss-a rêza 12-an e, û bandûra spektralê li% 1 ya nirxa herî zêde 150 nm e, ku bi firehiya pêlêdana sînorê veguherîna Fourier ya 17 fs re têkildar e. Bi berçavgirtina tezmînata belavbûna netemam û dijwariya tezmînata qonaxa nehêle di amplifikatorên parametrîkî de, firehiya pêlêdana çaverêkirî 20 fs e.
Lazera XCELS dê du 8-kanal UFL-2M modulên ducarkirina frekansa lazerê ya neodymium cama neodymium bikar bîne (3 di jimar 1 de), ji wan 13 kanal dê ji bo pompkirina Booster OPCPA û 12 OPCPA-ya dawîn werin bikar anîn. Sê kanalên mayî dê wekî kilojoule nanosecond serbixwe werin bikar anînçavkaniyên laserji bo ceribandinên din. Bi tixûbê şikestina optîkî ya krîstalên DKDP ve hatî sînordar kirin, tundiya tîrêjê ya pêlêdana pompkirî ji bo her kanalek 1,5 GW / cm2 tête danîn û demdirêj 3,5 ns e.
Her kanalek lazera XCELS pêlên bi hêza 50 PW çêdike. Bi tevahî 12 kanal hêzek hilberîna tevahî 600 PW peyda dikin. Di jûreya armancê ya sereke de, di bin şert û mercên îdeal de zexmbûna balê ya herî zêde ya her kanalê 0,44 × 1025 W / cm2 ye, bihesibînin ku hêmanên balê yên F/1 ji bo balêdanê têne bikar anîn. Ger nebza her kanalê bi teknîka post-kompresyonê bi 2,6 fs bêtir were çewisandin, dê hêza pêlêdana derketinê ya têkildar heya 230 PW were zêdekirin, ku li gorî tundiya ronahiyê ya 2,0×1025 W/cm2 ye.
Ji bo bidestxistina tîrêjiya ronahiyê ya mezintir, di hilberana 600 PW de, pêlên ronahiyê yên di 12 kanalan de dê di geometrîya tîrêjên dupolê yên berevajî de werin balkişandin, wekî ku di jimar 2 de tê xuyang kirin. digihîje 9×1025 W/cm2. Ger her qonaxek pêlê were kilîtkirin û hevdem kirin, dê tîrêjiya ronahiya encam a hevgirtî bi 3,2×1026 W/cm2 zêde bibe. Ji bilî jûreya armanca sereke, projeya XCELS heya 10 laboratîfên bikarhêneran vedihewîne, ku her yek ji bo ceribandinan yek an çend tîrêjan werdigire. Bi karanîna vê zeviya ronahiyê ya zehf xurt, projeya XCELS plan dike ku di çar kategoriyan de ceribandinan pêk bîne: Pêvajoyên elektrodînamîka kuantûmê di qadên lazer ên tund de; Hilberîn û lezkirina pirtikan; Hilberîna tîrêjên elektromagnetîk ên duyemîn; Astrofizîkên laboratîf, pêvajoyên dendika enerjiya bilind û lêkolîna tespîtkirinê.
KEMAN. 2 Di jûreya armanca sereke de geometriya balê dikişîne. Ji bo zelaliyê, neynika parabolîk a tîrêjê 6 li ser şefaf tê danîn, û tîrêjên ketin û derketinê tenê du kanalên 1 û 7 nîşan didin.
Wêneyê 3 xêzkirina cîhê ya her devera fonksiyonel a pergala lazerê ya XCELS di avahiya ceribandinê de nîşan dide. Elektrîk, pompeyên valahiya, tedawiya avê, paqijkirin û klîma li jêrzemînê hene. Rûbera avahîsaziyê ya giştî ji 24,000 m2 zêdetir e. Xerca giştî ya elektrîkê nêzî 7,5 MW ye. Avahiya ceribandinê ji çarçoveyek giştî ya hundurîn û beşek derveyî pêk tê, ku her yek li ser du bingehên veqetandî hatine çêkirin. Valahî û pergalên din ên hilberandina vibrasyonê li ser bingehê veqetandî-lezgîn têne saz kirin, ji ber vê yekê mezinahiya tevliheviya ku di nav bingeh û piştgirîyê de ji pergala lazerê re tê veguheztin di navbera frekansa ji 10-10 g2/Hz kêmtir dibe. 1-200 Hz. Wekî din, torgilokek nîşangirên referansa jeodezîkî di salona lazerê de tê saz kirin da ku bi rêkûpêk şopandina zevî û amûran bişopîne.
Projeya XCELS armanc dike ku li ser bingeha lazerên hêza lûtkeya pir bilind sazgehek lêkolîna zanistî ya mezin biafirîne. Yek kanalek pergala lazerê ya XCELS dibe ku ronahiya ronahiyê çend caran ji 1024 W / cm2 bilindtir peyda bike, ku bi teknolojiya post-compressionê dikare ji hêla 1025 W / cm2 ve bêtir derbas bibe. Di pergala lazerê de bi pêlên dipole-fokuskirinê yên ji 12 kanalan ve, tîrêjek nêzê 1026 W/cm2 dikare bêyî girtina post-kompresyon û qonaxê jî were bidestxistin. Ger hevdemkirina qonaxê di navbera kanalan de girtî be, dê tundiya ronahiyê çend caran zêdetir be. Bi karanîna van zexmeyên nebza-şikandina rekorê û sêwirana tîrêjê ya pir-kanal, sazgeha pêşerojê ya XCELS dê bikaribe ceribandinên bi tundî pir zêde, dabeşkirina zeviyên ronahiyê yên tevlihev pêk bîne, û bi karanîna tîrêjên lazerê yên pir-kanal û tîrêjên duyemîn ve têkilan teşhîs bike. Ev ê di warê fîzîka ceribandî ya qada elektromagnetîk a super-hêz de rolek bêhempa bilîze.
Dema şandinê: Mar-26-2024