በቅርቡ የሩሲያ የሳይንስ አካዳሚ የተግባራዊ ፊዚክስ ተቋም የኢ-ክዋዋት ማዕከል ለከፍተኛ ብርሃን ጥናት (XCELS) አስተዋውቋል፤ ይህም እጅግ በጣም ከፍተኛ በሆኑ ነገሮች ላይ የተመሰረቱ ትላልቅ ሳይንሳዊ መሳሪያዎችን ለማጥናት የሚያስችል ፕሮግራም ነው።ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ሌዘሮችፕሮጀክቱ በጣም ብዙ ግንባታዎችን ያካትታልከፍተኛ ኃይል ያለው ሌዘርበትልቅ አፔርቴሽን ፖታሲየም ዲዴዩተሪየም ፎስፌት (DKDP፣ የኬሚካል ፎርሙላ KD2PO4) ክሪስታሎች ውስጥ ባለው የኦፕቲካል ፓራሜትሪክ ቺርፔድ pulse ማጉያ ቴክኖሎጂ ላይ የተመሠረተ ሲሆን፣ ይህም 600 PW ከፍተኛ የኃይል ምቶች እንደሚኖሩ ይጠበቃል። ይህ ሥራ ስለ XCELS ፕሮጀክት እና ስለ ሌዘር ስርዓቶቹ አስፈላጊ ዝርዝሮችን እና የምርምር ግኝቶችን ያቀርባል፣ ከእጅግ በጣም ጠንካራ የብርሃን መስክ መስተጋብሮች ጋር የተያያዙ አፕሊኬሽኖችን እና ሊሆኑ የሚችሉ ተፅዕኖዎችን ይገልጻል።
የXCELS ፕሮግራም የቀረበው በ2011 ሲሆን የመጀመሪያ ግብ ከፍተኛውን ኃይል ለማሳካት ነበር።ሌዘርየ200 PW የልብ ምት ውፅዓት፣ ይህም በአሁኑ ጊዜ ወደ 600 PW ተሻሽሏል።የሌዘር ስርዓትበሶስት ቁልፍ ቴክኖሎጂዎች ላይ የተመሰረተ ነው፡-
(1) የኦፕቲካል ፓራሜትሪክ ቺርፔድ ፐልስ አምፕሊፊኬሽን (ኦፒሲፒኤ) ቴክኖሎጂ ከባህላዊ ቺርፔድ ፐልስ አምፕሊፊኬሽን (ቺርፔድ ፐልስ አምፕሊፊኬሽን፣ ኦፒሲፒኤ) ቴክኖሎጂ ይልቅ ጥቅም ላይ ይውላል፤
(2) DKDPን እንደ የጌይን መካከለኛ በመጠቀም፣ እጅግ በጣም ሰፊ ባንድ የደረጃ ማመሳሰል በ910 nm የሞገድ ርዝመት አካባቢ ይከናወናል፤
(3) ፓራሜትሪክ ማጉያን ለመግፋት በሺዎች የሚቆጠሩ ጁሎች የሚፈጅ የልብ ምት ያለው ትልቅ አፕሬቸር ኒዮዲሚየም የመስታወት ሌዘር ጥቅም ላይ ይውላል።
እጅግ በጣም ሰፊ የሆነ የደረጃ ማዛመጃ በብዙ ክሪስታሎች ውስጥ በስፋት የሚገኝ ሲሆን በኦፒሲፒኤ ፌምቶሴኮንድ ሌዘር ውስጥም ጥቅም ላይ ይውላል። የዲኬዲፒ ክሪስታሎች ጥቅም ላይ የሚውሉት በተግባር ላይ የሚገኙት እስከ አስር ሴንቲሜትር ቀዳዳ ሊያድጉ የሚችሉ እና በተመሳሳይ ጊዜ የብዙ-PW ኃይልን ማጉላትን የሚደግፉ ተቀባይነት ያላቸው የኦፕቲካል ባህሪያት ስላሏቸው ብቻ ነው ምክንያቱም እነሱ ጥቅም ላይ የሚውሉት በተግባር ላይ የሚገኙት ብቸኛው ቁሳቁስ በመሆናቸው ነው።ሌዘር. የDKDP ክሪስታል በኤንዲ የመስታወት ሌዘር ድርብ ድግግሞሽ ብርሃን ሲሞላ፣ የተጨመረው የልብ ምት ተሸካሚ የሞገድ ርዝመት 910 nm ከሆነ፣ የሞገድ ቬክተር አለመመጣጠን የቴይለር መስፋፋት የመጀመሪያዎቹ ሶስት ቃላት 0 እንደሆኑ ተገኝቷል።
ምስል 1 የXCELS ሌዘር ስርዓት ንድፍ አቀማመጥ ነው። የፊት ጫፉ 910 nm (በምስል 1 1.3) እና በOPCPA ፓምፕ የተደረገ ሌዘር ውስጥ የተረጩ 1054 nm ናኖሴኮንድ pulses ማዕከላዊ የሞገድ ርዝመት ያላቸው ቺርቶሴኮንድ pulsesን አመነጨ (በምስል 1 1.1 እና 1.2)። የፊት ጫፉ የእነዚህን pulses እንዲሁም የሚፈለገውን ኃይል እና የቦታ-ቴምፖራል መለኪያዎችን ማመሳሰልን ያረጋግጣል። በከፍተኛ ድግግሞሽ መጠን (1 Hz) የሚሰራ መካከለኛ OPCPA የተሰነጠቀውን pulse ወደ አስር ጁሎች ያጎላል (በምስል 1 2)። pulseው በBooster OPCPA ወደ አንድ ኪሎጁል ጨረር የበለጠ ይጨምረዋል እና ወደ 12 ተመሳሳይ ንዑስ-ጨረሮች (በምስል 1 4) ይከፈላል። በመጨረሻዎቹ 12 OPCPA፣ እያንዳንዳቸው 12 የተሰነጠቁ የብርሃን pulses ወደ ኪሎጁል ደረጃ (በምስል 1 5) ይጨመቃሉ እና ከዚያም በ12 የመጭመቂያ ግሬቲንግ (በምስል 1 6 GC) ይጨመቃሉ። አኮስቶ-ኦፕቲክ ፕሮግራም ሊደረግበት የሚችል የስርጭት ማጣሪያ በፊት በኩል ባለው ክፍል የቡድን ፍጥነት ስርጭትን እና ከፍተኛ ቅደም ተከተል ስርጭትን በትክክል ለመቆጣጠር ጥቅም ላይ ይውላል፣ በዚህም ምክንያት ትንሹን የ pulse ስፋት ለማግኘት። የ pulse ስፔክትረም ወደ 12ኛ ደረጃ ሱፐርጋውስ የሚጠጋ ቅርጽ አለው፣ እና ከፍተኛው እሴት 1% ያለው የስፔክትራል ባንድዊድዝ 150 nm ሲሆን ይህም ከፉሪየር ትራንስፎርም ገደብ የ pulse ስፋት 17 fs ጋር ይዛመዳል። ያልተሟላ የስርጭት ማካካሻ እና በፓራሜትሪክ ማጉያዎች ውስጥ መስመራዊ ያልሆነ የደረጃ ማካካሻ ችግርን ከግምት ውስጥ በማስገባት የሚጠበቀው የ pulse ስፋት 20 fs ነው።
የXCELS ሌዘር ሁለት ባለ 8-ቻናል UFL-2M ኒዮዲሚየም የመስታወት ሌዘር ፍሪኩዌንሲ ድርብ ሞጁሎችን (በስእል 1 ውስጥ 3) ይጠቀማል፣ ከእነዚህም ውስጥ 13 ቻናሎች የቡስተር OPCPAን እና 12 የመጨረሻ OPCPAን ለማፍሰሻ ያገለግላሉ። የተቀሩት ሶስት ቻናሎች እንደ ገለልተኛ ናኖሴኮንድ ኪሎጁል pulsed ሆነው ያገለግላሉ።የሌዘር ምንጮችለሌሎች ሙከራዎች። በDKDP ክሪስታሎች የኦፕቲካል ብልሽት ገደብ የተገደበ፣ የፓምፕ pulse የጨረር ጥንካሬ ለእያንዳንዱ ቻናል ወደ 1.5 GW/cm2 ተቀናብሯል እና የቆይታ ጊዜ 3.5 ns ነው።
እያንዳንዱ የXCELS ሌዘር ቻናል 50 PW ኃይል ያላቸውን pulses ያመነጫል። በአጠቃላይ 12 ቻናሎች 600 PW አጠቃላይ የውጤት ኃይል ይሰጣሉ። በዋናው ኢላማ ክፍል ውስጥ፣ በተመቻቸ ሁኔታ ውስጥ የእያንዳንዱ ቻናል ከፍተኛው የትኩረት ጥንካሬ 0.44×1025 W/cm2 ነው፣ ይህም F/1 የትኩረት አካላት ለማተኮር ጥቅም ላይ እንደሚውሉ ከግምት ውስጥ በማስገባት ነው። የእያንዳንዱ ቻናል ምት በድህረ-መጭመቂያ ቴክኒክ ወደ 2.6 fs የበለጠ ከተጨመቀ፣ ተጓዳኝ የውጤት ምት ኃይል ወደ 230 PW ይጨምራል፣ ይህም ከ2.0×1025 W/cm2 የብርሃን ጥንካሬ ጋር ይዛመዳል።
የበለጠ የብርሃን ጥንካሬ ለማግኘት፣ በ600 PW ውጤት፣ በ12 ቻናሎች ውስጥ ያሉት የብርሃን ምቶች በስእል 2 እንደሚታየው በተገላቢጦሽ ዲፖል ጨረር ጂኦሜትሪ ውስጥ ያተኩራሉ። በእያንዳንዱ ቻናል ውስጥ ያለው የ pulse ምዕራፍ ካልተቆለፈ የትኩረት ጥንካሬው 9 × 1025 W/cm2 ሊደርስ ይችላል። እያንዳንዱ የ pulse ምዕራፍ ከተቆለፈ እና ከተመሳሰለ፣ ወጥ የሆነ ውጤት ያለው የብርሃን ጥንካሬ ወደ 3.2 × 1026 W/cm2 ይጨምራል። ከዋናው ኢላማ ክፍል በተጨማሪ፣ የXCELS ፕሮጀክት እስከ 10 የሚደርሱ የተጠቃሚ ላቦራቶሪዎችን ያካትታል፣ እያንዳንዳቸው ለሙከራዎች አንድ ወይም ከዚያ በላይ ጨረሮችን ይቀበላሉ። ይህንን እጅግ በጣም ጠንካራ የብርሃን መስክ በመጠቀም፣ የXCELS ፕሮጀክት በአራት ምድቦች ሙከራዎችን ለማድረግ አቅዷል፡- በኃይለኛ የሌዘር መስኮች ውስጥ የኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ ሂደቶች፤ የንጥረ ነገሮች ምርት እና ማፋጠን፤ የሁለተኛ ደረጃ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር ማመንጨት፤ የላቦራቶሪ አስትሮፊዚክስ፣ ከፍተኛ የኃይል ጥግግት ሂደቶች እና የምርመራ ምርምር።
ምስል 2 በዋናው ኢላማ ክፍል ውስጥ የማተኮር ጂኦሜትሪ። ግልጽ ለማድረግ፣ የጨረር 6 ፓራቦሊክ መስታወት ወደ ግልጽነት ተዋቅሯል፣ እና የግብዓት እና የውጤት ጨረሮች ሁለት ቻናሎችን 1 እና 7 ብቻ ያሳያሉ።
ምስል 3 በሙከራ ህንፃው ውስጥ የXCELS ሌዘር ስርዓት የእያንዳንዱ ተግባራዊ ቦታ የቦታ አቀማመጥ ያሳያል። ኤሌክትሪክ፣ የቫክዩም ፓምፖች፣ የውሃ ማከሚያ፣ የማጥራት እና የአየር ማቀዝቀዣ በመሬት ውስጥ ይገኛሉ። አጠቃላይ የግንባታ ቦታው ከ24,000 ሜ² በላይ ነው። አጠቃላይ የኃይል ፍጆታው 7.5 ሜጋ ዋት አካባቢ ነው። የሙከራ ህንፃው ውስጣዊ ባዶ የሆነ አጠቃላይ ክፈፍ እና ውጫዊ ክፍልን ያካትታል፣ እያንዳንዳቸው በሁለት የተዋሃዱ መሠረቶች ላይ የተገነቡ ናቸው። የቫክዩም እና ሌሎች የንዝረት ቀስቃሽ ስርዓቶች በንዝረት በተገለለ መሠረት ላይ ተጭነዋል፣ ስለዚህ በመሠረት እና በድጋፍ በኩል ወደ ሌዘር ስርዓት የሚተላለፈው የረብሻ ስፋት በ1-200 Hz ድግግሞሽ ክልል ውስጥ ከ10-10 g2/Hz በታች እንዲቀንስ ይደረጋል። በተጨማሪም፣ የመሬቱን እና የመሳሪያዎችን መንሸራተት በስርዓት ለመከታተል የጂኦዴሲክ ማጣቀሻ ማርከሮች አውታረ መረብ በሌዘር አዳራሽ ውስጥ ተዘጋጅቷል።
የXCELS ፕሮጀክት እጅግ በጣም ከፍተኛ በሆነ የኃይል ሌዘር ላይ የተመሠረተ ትልቅ ሳይንሳዊ የምርምር ተቋም ለመፍጠር ያለመ ነው። የXCELS የሌዘር ስርዓት አንድ ቻናል ከ1024 W/cm2 ብዙ ጊዜ የሚበልጥ ትኩረት ያለው የብርሃን ጥንካሬ ሊያቀርብ ይችላል፣ ይህም በድህረ-መጭመቂያ ቴክኖሎጂ በ1025 W/cm2 ሊበልጥ ይችላል። በሌዘር ሲስተም ውስጥ ከ12 ቻናሎች የሚመጡ ዲፖል-ማተኮር ምቶች፣ ወደ 1026 W/cm2 የሚጠጋ ጥንካሬ ድህረ-መጭመቂያ እና የደረጃ መቆለፊያ ሳይኖር እንኳን ማግኘት ይቻላል። በቻናሎች መካከል ያለው የደረጃ ማመሳሰል ከተቆለፈ፣ የብርሃን ጥንካሬው ብዙ ጊዜ ከፍ ያለ ይሆናል። እነዚህን ሪከርድ-ሰባሪ የልብ ምት ጥንካሬዎች እና ባለብዙ-ቻናል ጨረር አቀማመጥ በመጠቀም፣ የወደፊቱ የXCELS ተቋም እጅግ በጣም ከፍተኛ ጥንካሬ፣ ውስብስብ የብርሃን መስክ ስርጭቶች ያላቸውን ሙከራዎች ማከናወን እና ባለብዙ-ቻናል የሌዘር ምቶች እና ሁለተኛ ደረጃ ጨረር በመጠቀም መስተጋብሮችን መመርመር ይችላል። ይህ እጅግ በጣም ጠንካራ የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ የሙከራ ፊዚክስ መስክ ውስጥ ልዩ ሚና ይጫወታል።
የፖስታ ሰዓት፡- ማርች-26-2024