በቅርቡ የሩሲያ የሳይንስ አካዳሚ የአፕሊይድ ፊዚክስ ኢንስቲትዩት የኢክዋትት የጽንፈ ብርሃን ጥናት ማዕከል (ኤክስኤኤልኤስ) አስተዋወቀ፣ ለትላልቅ ሳይንሳዊ መሳሪያዎች የምርምር ፕሮግራም እጅግ በጣም ላይ የተመሰረተ ነው።ከፍተኛ ኃይል ሌዘር. ፕሮጀክቱ የበጣም ግንባታን ያካትታልከፍተኛ ኃይል ሌዘርበትልቅ ክፍት ፖታስየም ዲዩተሪየም ፎስፌት (DKDP፣ ኬሚካላዊ ፎርሙላ KD2PO4) ክሪስታሎች፣ በጠቅላላ 600 ፒደብሊው ከፍተኛ የሃይል ጥራዞች የሚጠበቀው በኦፕቲካል ፓራሜትሪክ ቺርፐድ pulse ማጉያ ቴክኖሎጂ መሰረት። ይህ ስራ ስለ XCELS ፕሮጀክት እና ስለ ሌዘር ስርዓቶቹ ጠቃሚ ዝርዝሮችን እና የምርምር ግኝቶችን ያቀርባል፣ አፕሊኬሽኖችን እና ከከፍተኛ-ጠንካራ የብርሃን መስክ መስተጋብር ጋር የተያያዙ ተጽእኖዎችን ይገልፃል።
የXCELS ፕሮግራም በ 2011 ቀርቦ ከፍተኛ ኃይልን የማሳካት የመጀመሪያ ግብ ነው።ሌዘርየ 200 PW የልብ ምት ውጤት በአሁኑ ጊዜ ወደ 600 ፒ.ደብሊው. የእሱየሌዘር ስርዓትበሦስት ቁልፍ ቴክኖሎጂዎች ላይ የተመሠረተ ነው-
(1) ኦፕቲካል ፓራሜትሪክ ቺርፐድ ፑልሰ አምፕሊፊኬሽን (OPCPA) ቴክኖሎጂ ከባህላዊ የቺርፐድ ፑልስ አምፕሊፊኬሽን (Chirped Pulse Amplification፣ OPCPA) ይልቅ ጥቅም ላይ ይውላል። ሲፒኤ) ቴክኖሎጂ;
(2) DKDPን እንደ ትርፍ መካከለኛ በመጠቀም፣ እጅግ ሰፊ ባንድ ደረጃ ማዛመድ በ910 nm የሞገድ ርዝመት አቅራቢያ ተገኝቷል።
(3) በሺህ የሚቆጠሩ ጁልሶች የልብ ምት ሃይል ያለው ትልቅ ቀዳዳ ኒዮዲሚየም መስታወት ሌዘር ፓራሜትሪክ ማጉያ ለማንሳት ይጠቅማል።
እጅግ በጣም ሰፊ የሆነ ደረጃ ማዛመድ በብዙ ክሪስታሎች ውስጥ በሰፊው የሚገኝ ሲሆን በ OPCPA femtosecond lasers ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል። የዲኬዲፒ ክሪስታሎች ጥቅም ላይ የሚውሉት በተግባር የተገኘ ብቸኛው ቁሳቁስ በመሆናቸው እስከ አስር ሴንቲሜትር የሚደርስ ቀዳዳ ሊበቅል የሚችል እና በተመሳሳይ ጊዜ የብዝሃ-ፒደብሊው ኃይልን ለመጨመር ተቀባይነት ያለው የኦፕቲካል ጥራቶች ስላላቸው ነው።ሌዘር. የዲኬዲፒ ክሪስታል በኤንዲ መስታወት ሌዘር ድርብ ፍሪኩዌንሲ መብራት ሲፈስ፣ የአምፕሊፋይድ ፐልሱ ተሸካሚ የሞገድ ርዝመት 910 nm ከሆነ፣ የሞገድ ቬክተር አለመመጣጠን ቴይለር ማስፋፊያ የመጀመሪያዎቹ ሶስት ቃላት 0 ናቸው።
ምስል 1 የ XCELS ሌዘር ሲስተም ንድፍ አቀማመጥ ነው። የፊተኛው ጫፍ 910 nm ማዕከላዊ የሞገድ ርዝመት ያለው (በስእል 1 1.3) እና 1054 nm ናኖሴኮንድ ጥራዞች በኦፒሲፒኤ ፓምፑድ ሌዘር ውስጥ የተከተተ ቺርፔድ ፌምቶ ሰከንድ ጥራዞችን ፈጠረ (1.1 እና 1.2 በስእል 1)። የፊተኛው ጫፍ የእነዚህን ጥራዞች ማመሳሰልን እንዲሁም አስፈላጊውን የኃይል እና የቦታ መለኪያዎችን ያረጋግጣል. መካከለኛ OPCPA በከፍተኛ ድግግሞሽ መጠን (1 Hz) የሚሰራውን የልብ ምት ወደ አስር ጁል ያጎላል (2 በስእል 1)። የልብ ምት በቦስተር ኦፒሲፒኤ ወደ አንድ ኪሎጁል ጨረሮች ተጨምሯል እና ወደ 12 ተመሳሳይ ንዑስ ጨረሮች ይከፈላል (4 በስእል 1)። በመጨረሻው 12 ኦፒሲፒኤ፣ እያንዳንዳቸው 12 ቺርፔድ የብርሀን ምቶች ወደ ኪሎጁል ደረጃ (5 በስእል 1) እና ከዚያም በ12 compression gratings (GC of 6 በስእል 1) ተጨምቀዋል። የአኩስቶ-ኦፕቲክ ፐሮግራም ሊሰራጭ የሚችል የስርጭት ማጣሪያ በፊተኛው ጫፍ ላይ የቡድን ፍጥነት ስርጭትን እና ከፍተኛ ስርጭትን በትክክል ለመቆጣጠር ጥቅም ላይ ይውላል, ስለዚህም ትንሹን የልብ ምት ስፋት ለማግኘት. የ pulse spectrum ወደ 12ኛ ደረጃ ሱፐርጋውስ የሚጠጋ ቅርጽ ያለው ሲሆን በ 1% ላይ ያለው የስፔክታል ባንድዊድዝ ከከፍተኛው እሴቱ 150 nm ሲሆን ይህም ከ Fourier transform limit pulse 17fs ስፋት ጋር ይዛመዳል። ያልተሟላ የስርጭት ማካካሻ እና ያልተሟላ የደረጃ ማካካሻ በፓራሜትሪክ ማጉያዎች ውስጥ ያለውን ችግር ግምት ውስጥ በማስገባት የሚጠበቀው የልብ ምት ስፋት 20 fs ነው.
የXCELS ሌዘር ሁለት ባለ 8-ቻናል UFL-2M ኒዮዲሚየም መስታወት ሌዘር ፍሪኩዌንሲ ሞጁሎችን (በስእል 1 3) ይጠቀማል፣ ከነዚህም 13 ቻናሎች የ Booster OPCPA እና 12 የመጨረሻ OPCPAን ለማንሳት ያገለግላሉ። የተቀሩት ሶስት ቻናሎች እንደ ገለልተኛ ናኖሴኮንድ ኪሎጁል ምት ጥቅም ላይ ይውላሉየሌዘር ምንጮችለሌሎች ሙከራዎች. በዲኬዲፒ ክሪስታሎች በኦፕቲካል ብልሽት ገደብ የተገደበ፣ የሚፈነዳው የልብ ምት የጨረር መጠን ለእያንዳንዱ ቻናል ወደ 1.5 GW/cm2 ተቀናብሮ የሚቆይበት ጊዜ 3.5 ns ነው።
እያንዳንዱ የ XCELS ሌዘር ቻናል 50 ፒደብሊው ኃይል ያላቸውን ጥራጥሬዎችን ይፈጥራል። በጠቅላላው 12 ቻናሎች አጠቃላይ የውጤት ኃይል 600 ፒ.ወ. በዋናው የዒላማ ክፍል ውስጥ፣ የኤፍ/1 የትኩረት ክፍሎች ለማተኮር ጥቅም ላይ እንደሚውሉ በማሰብ በእያንዳንዱ ቻናል ተስማሚ ሁኔታዎች ውስጥ ያለው ከፍተኛ የትኩረት ጥንካሬ 0.44×1025 W/cm2 ነው። የእያንዳንዱ ቻናል ምት በድህረ-መጭመቂያ ቴክኒክ ወደ 2.6 ኤፍኤስ የበለጠ ከተጨመቀ ፣ተዛማጁ የውጤት ምት ኃይል ወደ 230 PW ይጨምራል ፣ ይህም ከ 2.0 × 1025 W/cm2 የብርሃን መጠን ጋር ይዛመዳል።
ከፍተኛ የብርሃን ጥንካሬን ለማግኘት በ 600 ፒ ደብሊው ውፅዓት በ 12 ቻናሎች ውስጥ ያሉት የብርሃን ንጣፎች በስእል 2 እንደሚታየው በተገላቢጦሽ ዲፕሎል ጨረር ጂኦሜትሪ ውስጥ ያተኩራሉ ። 9×1025 W/cm2 መድረስ። እያንዳንዱ የልብ ምት ክፍል ከተቆለፈ እና ከተመሳሰለ, የተቀናጀው የውጤት የብርሃን መጠን ወደ 3.2×1026 W/cm2 ይጨምራል. ከዋናው ኢላማ ክፍል በተጨማሪ፣ የ XCELS ፕሮጀክት እስከ 10 የሚደርሱ የተጠቃሚ ላቦራቶሪዎችን ያካትታል፣ እያንዳንዱም ለሙከራ አንድ ወይም ከዚያ በላይ ጨረሮችን ይቀበላል። ይህንን እጅግ በጣም ኃይለኛ የብርሃን መስክ በመጠቀም, የ XCELS ፕሮጀክት ሙከራዎችን በአራት ምድቦች ለማካሄድ አቅዷል: የኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ ሂደቶች በኃይለኛ ሌዘር መስኮች; ቅንጣቶችን ማምረት እና ማፋጠን; የሁለተኛ ደረጃ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር መፈጠር; የላቦራቶሪ አስትሮፊዚክስ, ከፍተኛ የኃይል ጥንካሬ ሂደቶች እና የምርመራ ጥናት.
ምስል 2 በማተኮር በዋናው የዒላማ ክፍል ውስጥ ጂኦሜትሪ. ግልፅ ለማድረግ የጨረር 6 ፓራቦሊክ መስታወት ወደ ግልፅነት ተቀናብሯል ፣ እና የግብአት እና የውጤት ጨረሮች ሁለት ቻናሎችን 1 እና 7 ብቻ ያሳያሉ።
ምስል 3 በሙከራ ሕንፃ ውስጥ የ XCELS ሌዘር ሲስተም የእያንዳንዱን ተግባራዊ አካባቢ የቦታ አቀማመጥ ያሳያል። ኤሌክትሪክ, የቫኩም ፓምፖች, የውሃ ማከም, ማጽዳት እና አየር ማቀዝቀዣዎች በመሬት ውስጥ ይገኛሉ. አጠቃላይ የግንባታው ቦታ ከ 24,000 m2 በላይ ነው. አጠቃላይ የኃይል ፍጆታ 7.5 ሜጋ ዋት ነው. የሙከራው ሕንፃ ውስጣዊ ክፍተት ያለው አጠቃላይ ፍሬም እና ውጫዊ ክፍልን ያካትታል, እያንዳንዳቸው በሁለት የተገጣጠሙ መሰረቶች ላይ የተገነቡ ናቸው. ቫክዩም እና ሌሎች የንዝረት-አነሳሽ ስርዓቶች በንዝረት ገለልተኛ መሠረት ላይ ተጭነዋል ፣ ስለሆነም በሌዘር ስርዓት ላይ በመሠረት እና በድጋፍ ወደ ሌዘር ሲስተም የሚተላለፈው የረብሻ ስፋት ከ10-10 g2 / Hz ድግግሞሽ ክልል ውስጥ ይቀንሳል። 1-200 ኸርዝ. በተጨማሪም የመሬቱን እና የመሳሪያውን ተንሳፋፊ ስልታዊ በሆነ መንገድ ለመከታተል በሌዘር አዳራሽ ውስጥ የጂኦሳይክ ማመሳከሪያዎች መረብ ተዘርግቷል.
የ XCELS ፕሮጀክት እጅግ በጣም ከፍተኛ የኃይል ሌዘር ላይ የተመሰረተ ትልቅ ሳይንሳዊ የምርምር ተቋም ለመፍጠር ያለመ ነው። የXCELS ሌዘር ሲስተም አንድ ቻናል ከ1024 ዋ/ሴሜ 2 በላይ ብዙ ጊዜ ያተኮረ የብርሃን መጠን ሊያቀርብ ይችላል፣ ይህም በድህረ-መጭመቂያ ቴክኖሎጂ በ1025 ዋ/ሴሜ 2 ሊበልጥ ይችላል። በሌዘር ሲስተም ውስጥ ከሚገኙት 12 ቻናሎች በዲፖል ትኩረት የሚስቡ ጥራዞች፣ ወደ 1026 W/cm2 የሚጠጋ ጥንካሬ ያለድህረ-መጭመቂያ እና ደረጃ መቆለፊያ እንኳን ሊገኝ ይችላል። በሰርጦች መካከል ያለው የደረጃ ማመሳሰል ከተቆለፈ፣ የብርሃን መጠኑ ብዙ ጊዜ ከፍ ይላል። እነዚህን ሪከርድ የሚሰብሩ የ pulse intensities እና የብዝሃ ቻናል ጨረር አቀማመጥን በመጠቀም የወደፊቱ XCELS ፋሲሊቲ እጅግ በጣም ከፍተኛ ጥንካሬ፣ ውስብስብ የብርሃን መስክ ስርጭቶችን ሙከራዎችን ማድረግ እና ባለብዙ ቻናል ሌዘር ጨረሮችን እና ሁለተኛ ጨረሮችን በመጠቀም ግንኙነቶችን መመርመር ይችላል። ይህ እጅግ በጣም ጠንካራ በሆነ የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ የሙከራ ፊዚክስ መስክ ውስጥ ልዩ ሚና ይጫወታል።
የልጥፍ ጊዜ: ማርች-26-2024