अलीकडेच, रशियन Academy कॅडमी ऑफ सायन्सेसच्या इन्स्टिट्यूट ऑफ अप्लाइड फिजिक्सने एक्सावॅट सेंटर फॉर एक्सट्रीम लाइट स्टडी (एक्ससीईएलएस), अत्यंत वैज्ञानिक उपकरणांसाठी एक संशोधन कार्यक्रम सादर केला.उच्च उर्जा लेसर? प्रकल्पात खूप बांधकाम समाविष्ट आहेउच्च उर्जा लेसरमोठ्या अपर्चर पोटॅशियम डाइड्यूटरियम फॉस्फेट (डीकेडीपी, केमिकल फॉर्म्युला केडी 2 पीओ 4) क्रिस्टल्समध्ये ऑप्टिकल पॅरामीट्रिक चिरड पल्स एम्प्लिफिकेशन तंत्रज्ञानावर आधारित, 600 पीडब्ल्यू पीक पॉवर डाळींचे अपेक्षित एकूण आउटपुट. हे कार्य एक्ससेल प्रोजेक्ट आणि त्याच्या लेसर सिस्टमबद्दल महत्त्वपूर्ण तपशील आणि संशोधन निष्कर्ष प्रदान करते, ज्यात अल्ट्रा-मजबूत प्रकाश फील्ड परस्परसंवादांशी संबंधित अनुप्रयोग आणि संभाव्य प्रभावांचे वर्णन केले जाते.
२०११ मध्ये पीक पॉवर साध्य करण्याच्या सुरुवातीच्या उद्दीष्टाने एक्ससेल्स प्रोग्राम प्रस्तावित करण्यात आला होतालेसर200 पीडब्ल्यूचे नाडी आउटपुट, जे सध्या 600 पीडब्ल्यूमध्ये श्रेणीसुधारित केले गेले आहे. त्याचेलेसर सिस्टमतीन की तंत्रज्ञानावर अवलंबून आहे:
(१) ऑप्टिकल पॅरामीट्रिक चिर्पेड नाडी एम्प्लिफिकेशन (ओपीसीपीए) तंत्रज्ञान पारंपारिक चिरपेड पल्स एम्प्लिफिकेशन (चिरेड पल्स एम्प्लिफिकेशन, ओपीसीपीए) ऐवजी वापरले जाते. सीपीए) तंत्रज्ञान;
(२) डीकेडीपीचा वापर गेन मध्यम म्हणून वापरणे, अल्ट्रा वाइडबँड फेज जुळणी 910 एनएम तरंगलांबी जवळ आहे;
()) हजारो जूल्सच्या नाडी उर्जेसह एक मोठा अपर्चर निओडीमियम ग्लास लेसर पॅरामीट्रिक एम्पलीफायर पंप करण्यासाठी वापरला जातो.
अल्ट्रा-वाइडबँड फेज जुळणी बर्‍याच क्रिस्टल्समध्ये मोठ्या प्रमाणात आढळते आणि ओपीसीपीए फेमेटोसेकंद लेसरमध्ये वापरली जाते. डीकेडीपी क्रिस्टल्सचा वापर केला जातो कारण त्या प्रत्यक्षात आढळणारी सामग्री आहे जी छिद्रांच्या दहापट सेंटीमीटरमध्ये वाढविली जाऊ शकते आणि त्याच वेळी मल्टी-पीडब्ल्यू पॉवरच्या प्रवर्धनास समर्थन देण्यासाठी स्वीकार्य ऑप्टिकल गुण आहेतलेसर? असे आढळले आहे की जेव्हा डीकेडीपी क्रिस्टल एनडी ग्लास लेसरच्या डबल फ्रिक्वेन्सी लाइटद्वारे पंप केले जाते, जर एम्प्लिफाइड नाडीची वाहक तरंगलांबी 910 एनएम असेल तर वेव्ह वेक्टर जुळणीच्या टेलर विस्ताराच्या पहिल्या तीन अटी 0 आहेत.
आकृती 1 एक्ससेल लेसर सिस्टमची योजनाबद्ध लेआउट आहे. समोरच्या टोकाने ओपीसीपीए पंप केलेल्या लेसर (आकृती 1 मध्ये 1.1 आणि 1.2) मध्ये इंजेक्शन केलेल्या 1054 एनएम नॅनोसेकंद डाळींच्या मध्य तर 910 एनएम (1.3) च्या मध्यवर्ती तरंगलांबीसह चिरेड फेमेटोसेकंद डाळी व्युत्पन्न केली. समोरचा टोक या डाळींचे सिंक्रोनाइझेशन तसेच आवश्यक उर्जा आणि स्पॅटिओटेम्पोरल पॅरामीटर्सची हमी देखील देते. एक इंटरमीडिएट ओपीसीपीए उच्च पुनरावृत्ती दर (1 हर्ट्ज) वर कार्यरत आहे (1 हर्ट्ज) दहापट जूल्स (आकृती 1 मधील 2) मध्ये चिरलेली नाडी वाढवते. बूस्टर ओपीसीपीएने एकाच किलोजौल बीममध्ये नाडी वाढविली आहे आणि 12 समान उप-बीम (आकृती 1 मधील 4) मध्ये विभागली आहे. अंतिम 12 ओपीसीपीएमध्ये, प्रत्येक 12 चिरलेली लाइट डाळी किलोजोल पातळीवर (आकृती 1 मधील 5) आणि नंतर 12 कॉम्प्रेशन ग्रॅचिंग्ज (आकृती 1 मधील 6 जीसी) द्वारे संकुचित केली जाते. अकॉस्टो-ऑप्टिक प्रोग्राम करण्यायोग्य फैलाव फिल्टर समोरच्या टोकामध्ये गट गती फैलाव आणि उच्च ऑर्डर फैलाव अचूकपणे नियंत्रित करण्यासाठी वापरला जातो, जेणेकरून सर्वात लहान नाडी रुंदी मिळू शकेल. नाडी स्पेक्ट्रमचा आकार जवळपास 12 व्या-ऑर्डर सुपरगॉस आहे आणि जास्तीत जास्त मूल्याच्या 1% वर स्पेक्ट्रल बँडविड्थ 150 एनएम आहे, जे 17 एफ च्या फूरियर ट्रान्सफॉर्म लिमिटच्या पल्स रूंदीशी संबंधित आहे. अपूर्ण फैलाव भरपाई आणि पॅरामीट्रिक एम्पलीफायर्समध्ये नॉनलाइनर फेज भरपाईची अडचण लक्षात घेता, अपेक्षित नाडीची रुंदी 20 एफएस आहे.
एक्ससेल लेसर दोन 8-चॅनेल यूएफएल -2 एम नेओडीमियम ग्लास लेसर फ्रीक्वेंसी डबलिंग मॉड्यूल्स (आकृती 1 मधील 3) नियुक्त करेल, त्यापैकी 13 चॅनेल बूस्टर ओपीसीपीए आणि 12 अंतिम ओपीसीपीए पंप करण्यासाठी वापरले जातील. उर्वरित तीन चॅनेल स्वतंत्र नॅनोसेकंद किलोजोल स्पंदित म्हणून वापरल्या जातीललेसर स्त्रोतइतर प्रयोगांसाठी. डीकेडीपी क्रिस्टल्सच्या ऑप्टिकल ब्रेकडाउन थ्रेशोल्डद्वारे मर्यादित, पंप केलेल्या नाडीची विकिरण तीव्रता प्रत्येक चॅनेलसाठी 1.5 जीडब्ल्यू/सेमी 2 वर सेट केली जाते आणि कालावधी 3.5 एनएस आहे.
एक्ससेल लेसरचे प्रत्येक चॅनेल 50 पीडब्ल्यूच्या सामर्थ्याने डाळी तयार करते. एकूण 12 चॅनेल एकूण आउटपुट पॉवर 600 पीडब्ल्यू प्रदान करतात. मुख्य लक्ष्य कक्षात, आदर्श परिस्थितीत प्रत्येक चॅनेलची जास्तीत जास्त लक्ष केंद्रित करण्याची तीव्रता 0.44 × 1025 डब्ल्यू/सेमी 2 आहे, असे गृहीत धरून की एफ/1 फोकसिंग घटक लक्ष केंद्रित करण्यासाठी वापरले जातात. जर प्रत्येक चॅनेलची नाडी पुढे-कॉम्प्रेशन तंत्राद्वारे 2.6 एफएस पर्यंत संकुचित केली गेली असेल तर संबंधित आउटपुट पल्स पॉवर 230 पीडब्ल्यू पर्यंत वाढविली जाईल, जे 2.0 × 1025 डब्ल्यू/सेमी 2 च्या प्रकाश तीव्रतेशी संबंधित आहे.
अधिक प्रकाश तीव्रता प्राप्त करण्यासाठी, 600 पीडब्ल्यू आउटपुटवर, 12 चॅनेलमधील हलके डाळी व्युत्पन्न द्विध्रुवीय किरणोत्सर्गाच्या भूमितीमध्ये लक्ष केंद्रित केल्या जातील, आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. प्रत्येक चॅनेलमधील नाडीचा टप्पा लॉक नसतो तेव्हा फोकसची तीव्रता 9 × 1025 डब्ल्यू/सेमी 2 पर्यंत पोहोचू शकते. जर प्रत्येक नाडीचा टप्पा लॉक आणि सिंक्रोनाइझ केला असेल तर सुसंगत परिणामी प्रकाशाची तीव्रता 3.2 × 1026 डब्ल्यू/सेमी 2 पर्यंत वाढविली जाईल. मुख्य लक्ष्य कक्ष व्यतिरिक्त, एक्ससेल प्रोजेक्टमध्ये 10 पर्यंत वापरकर्ता प्रयोगशाळांचा समावेश आहे, प्रत्येकाला प्रयोगांसाठी एक किंवा अधिक बीम प्राप्त होतात. या अत्यंत मजबूत प्रकाश क्षेत्राचा वापर करून, एक्ससेल्स प्रकल्प चार श्रेणींमध्ये प्रयोग करण्याची योजना आखत आहे: प्रखर लेसर फील्डमध्ये क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स प्रक्रिया; कणांचे उत्पादन आणि प्रवेग; दुय्यम इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनची निर्मिती; प्रयोगशाळेतील अ‍ॅस्ट्रोफिजिक्स, उच्च उर्जा घनता प्रक्रिया आणि निदान संशोधन.
अंजीर. 2 मुख्य लक्ष्य कक्षात भूमितीवर लक्ष केंद्रित करणे. स्पष्टतेसाठी, बीम 6 चे पॅराबोलिक मिरर पारदर्शक वर सेट केले आहे आणि इनपुट आणि आउटपुट बीम केवळ दोन चॅनेल 1 आणि 7 दर्शवितात
आकृती 3 प्रायोगिक इमारतीत एक्ससेल लेसर सिस्टमच्या प्रत्येक कार्यात्मक क्षेत्राचे स्थानिक लेआउट दर्शविते. तळघर मध्ये वीज, व्हॅक्यूम पंप, जल उपचार, शुद्धीकरण आणि वातानुकूलन आहेत. एकूण बांधकाम क्षेत्र 24,000 मी 2 पेक्षा जास्त आहे. एकूण उर्जा वापर सुमारे 7.5 मेगावॅट आहे. प्रायोगिक इमारतीत अंतर्गत पोकळ एकूणच फ्रेम आणि बाह्य विभाग असतो, प्रत्येक दोन डिकॉप्ल्ड फाउंडेशनवर तयार केलेला असतो. व्हॅक्यूम आणि इतर कंपन-उत्तेजन देणारी प्रणाली कंपन-वेगळ्या पायावर स्थापित केली गेली आहे, जेणेकरून फाउंडेशन आणि समर्थनाद्वारे लेसर सिस्टममध्ये संक्रमित झालेल्या विघटनाचे मोठेपणा 1-200 हर्ट्जच्या वारंवारतेच्या श्रेणीत 10-10 जी 2/हर्ट्जपेक्षा कमी होईल. याव्यतिरिक्त, भूगर्भीय संदर्भ मार्करचे एक नेटवर्क लेसर हॉलमध्ये जमिनीवर आणि उपकरणांच्या वाहून नेण्यासाठी पद्धतशीरपणे परीक्षण करण्यासाठी सेट केले आहे.
एक्ससेल प्रोजेक्टचे उद्दीष्ट अत्यंत उच्च पीक पॉवर लेसरवर आधारित एक मोठी वैज्ञानिक संशोधन सुविधा तयार करणे आहे. एक्ससीईएलएस लेसर सिस्टमचे एक चॅनेल 1024 डब्ल्यू/सेमी 2 पेक्षा जास्त पटीने जास्त केंद्रित प्रकाश तीव्रता प्रदान करू शकते, जे कॉम्प्रेशननंतरच्या तंत्रज्ञानासह 1025 डब्ल्यू/सेमी 2 ने ओलांडले जाऊ शकते. लेसर सिस्टममधील 12 चॅनेलमधून द्विध्रुवी-केंद्रित डाळीद्वारे, 1026 डब्ल्यू/सेमी 2 च्या जवळ एक तीव्रता पोस्ट-कॉम्प्रेशन आणि फेज लॉक न करता देखील प्राप्त केली जाऊ शकते. चॅनेल दरम्यान फेज सिंक्रोनाइझेशन लॉक केलेले असल्यास, प्रकाशाची तीव्रता कित्येक पटीने जास्त असेल. या रेकॉर्डब्रेकिंग नाडीची तीव्रता आणि मल्टी-चॅनेल बीम लेआउट वापरुन, भविष्यातील एक्ससेल सुविधा अत्यंत उच्च तीव्रता, जटिल प्रकाश फील्ड वितरण आणि मल्टी-चॅनेल लेसर बीम आणि दुय्यम रेडिएशन वापरुन परस्परसंवादाचे निदान करण्यास सक्षम असेल. सुपर-स्ट्रॉंग इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड प्रायोगिक भौतिकशास्त्राच्या क्षेत्रात ही एक अनोखी भूमिका बजावेल.
पोस्ट वेळ: मार्च -26-2024