Haufinyane tjena, Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences e ile ea hlahisa Setsi sa eXawatt sa Thuto ea Leseli le Leholo (XCELS), e leng lenaneo la lipatlisiso bakeng sa lisebelisoa tse kholo tsa mahlale tse thehiloeng holim'a lintho tse ngata.matla a phahameng a laser. Morero o kenyelletsa kaho ea haholomatla a phahameng a lasere ipapisitse le theknoloji ea optical parametric chirped pulse amplification ka har'a likristale tse kholo tsa potassium dideuterium phosphate (DKDP, chemical formula KD2PO4), e nang le kakaretso e lebelletsoeng ea 600 PW peak power pulses. Mosebetsi ona o fana ka lintlha tsa bohlokoa le liphuputso tsa lipatlisiso mabapi le projeke ea XCELS le litsamaiso tsa eona tsa laser, e hlalosang lits'ebetso le litlamorao tse ka bang teng tse amanang le litšebelisano tse matla tsa lebala la khanya.
Lenaneo la XCELS le hlahisitsoe ka 2011 ka sepheo sa pele sa ho fihlela matla a holimolaserpulse output ea 200 PW, eo hajoale e ntlafalitsoeng ho 600 PW. Ea eonatsamaiso ea lasere itšetlehile ka theknoloji e meraro ea bohlokoa:
(1) Theknoloji ea Optical Parametric Chirped Pulse Amplification (OPCPA) e sebelisoa ho e-na le tloaelo ea Chirped Pulse Amplification (Chirped Pulse Amplification, OPCPA). CPA) theknoloji;
(2) Ho sebelisa DKDP e le mokhoa oa ho fumana chelete, ho bapisa sekhahla sa "ultra wideband phase" ho fumaneha haufi le 910 nm wavelength;
(3) Leseasa se seholo sa khalase sa neodymium se nang le matla a ho otla a likete tsa li-joule se sebelisoa ho pompa amplifier ea parametric.
Ultra-wideband phase matching e fumaneha haholo likristale tse ngata 'me e sebelisoa ho OPCPA femtosecond lasers. Likristale tsa DKDP li sebelisoa hobane ke tsona feela lintho tse fumanehang ts'ebetsong tse ka holisoang ho fihla ho lisentimitara tse mashome tsa aperture mme ka nako e ts'oanang li na le litšoaneleho tse amohelehang tsa optical ho ts'ehetsa ho holisoa ha matla a PW a mangata.lisebelisoa tsa laser. Ho fumanoe hore ha kristale ea DKDP e pompeloa ke lebone la maqhubu a habeli a ND glass laser, haeba leqhubu la leqhubu la phallo e phahamisitsoeng e le 910 nm, mantsoe a mararo a pele a katoloso ea Taylor ea leqhubu le fapaneng la vector ke 0.
Setšoantšo sa 1 ke moralo oa moralo oa sistimi ea laser ea XCELS. Karolo e ka pele e ile ea hlahisa li-pulses tsa femtosecond tse nang le maqhubu a bohareng a 910 nm (1.3 setšoantšong sa 1) le 1054 nm nanosecond pulses e kenngoa ka laser pumped laser (1.1 le 1.2 ho Figure 1). Karolo e ka pele e boetse e netefatsa ho amahanngoa ha likhahla tsena hammoho le matla a hlokahalang le liparamente tsa sebaka. OPCPA e mahareng e sebetsang ka lebelo le phahameng la ho pheta-pheta (1 Hz) e holisa molumo o llang ho mashome a li-joules (2 ho Setšoantšo sa 1). Pulse e matlafatsoa hape ke Booster OPCPA ho beam e le 'ngoe ea kilojoule mme e arotsoe ka maballo a 12 a tšoanang (4 setšoantšong sa 1). Ho 12 OPCPA ea ho qetela, e 'ngoe le e' ngoe ea li-pulses tse khanyang tse 12 e phahamisoa ho ea boemong ba kilojoule (5 setšoantšong sa 1) ebe e hatelloa ke 12 compression gratings (GC ea 6 ho Figure 1). Sefate sa acousto-optic programmable dispersion se sebelisoa ka pele ho laola ka nepo ho hasana ha lebelo la sehlopha le ho hasana ka mokhoa o phahameng, e le ho fumana bophara bo bonyenyane ka ho fetisisa bo ka khonehang. Pulse spectrum e na le sebopeho sa hoo e ka bang 12th-order supergauss, 'me spectral bandwidth ho 1% ea boleng bo phahameng ke 150 nm, e tsamaellanang le Fourier transform limit pulse width ea 17 fs. Ha ho nahanoa ka matšeliso a sa phethahalang a ho qhalakanngoa le bothata ba matšeliso a mekhahlelo e sa tsitsang ho li-amplifiers tsa parametric, bophara bo lebeletsoeng ba pulse ke 20 fs.
Laser ea XCELS e tla sebelisa li-module tse peli tsa 8-channel UFL-2M neodymium glass laser frequency double double modules (3 setšoantšong sa 1), moo ho tla sebelisoa likanale tse 13 ho pompa Booster OPCPA le 12 ea ho qetela ea OPCPA. Likanale tse tharo tse setseng li tla sebelisoa e le nanosecond kilojoule e ikemetsengmehloli ea laserbakeng sa liteko tse ling. E lekanyelitsoe ke moeli oa ho senyeha ha optical oa likristale tsa DKDP, matla a mahlaseli a phallo ea pumped e behiloe ho 1.5 GW / cm2 bakeng sa mocha ka mong 'me nako ke 3.5 ns.
Mocha o mong le o mong oa laser XCELS o hlahisa pulses ka matla a 50 PW. Kakaretso ea likanale tse 12 li fana ka kakaretso ea matla a 600 PW. Ka phaposing e ka sehloohong e shebiloeng, matla a ho tsepamisa maikutlo a mocha ka mong tlas'a maemo a nepahetseng ke 0.44 × 1025 W/cm2, ho nka hore F / 1 e lebisa tlhokomelo e sebelisetsoa ho tsepamisa maikutlo. Haeba molumo oa mocha o mong le o mong o hatelloa ka ho eketsehileng ho 2.6 fs ka mokhoa oa post-compression, matla a pulse a tsamaisanang a tla eketsoa ho 230 PW, a tsamaellanang le matla a khanya a 2.0 × 1025 W / cm2.
E le ho finyella matla a khanyang a khanyang, ho 600 PW tlhahiso, likhahla tse khanyang liteisheneng tsa 12 li tla lebisoa ho geometry ea mahlaseli a kotsi a dipole, joalokaha ho bontšoa ho Setšoantšo sa 2. Ha karolo ea pulse ka mocha ka mong e sa notleloa, ho tsepamisa mohopolo ho ka khoneha. fihla 9×1025 W/cm2. Haeba karolo e 'ngoe le e' ngoe ea pulse e notletsoe 'me e hokahanngoa, matla a khanyang a lumellanang a tla eketsoa ho 3.2 × 1026 W / cm2. Ntle le phaposi e ka sehloohong e shebiloeng, morero oa XCELS o kenyelletsa lilaboratori tse fihlang ho tse 10, 'me e 'ngoe le e 'ngoe e amohela libalaka e le 'ngoe kapa ho feta bakeng sa liteko. E sebelisa leseli lena le matla haholo, morero oa XCELS o rera ho etsa liteko ka mekhahlelo e mene: mekhoa ea quantum electrodynamics masimong a matla a laser; Ho hlahisa le ho potlakisa likaroloana; Ho hlahisa mahlaseli a bobeli a motlakase; Astrophysics ea laboratori, lits'ebetso tsa matla a phahameng a matla le lipatlisiso tsa tlhahlobo.
FEIE. 2 Ho shebana le jiometry ka phaposing e ka sehloohong e shebiloeng. Bakeng sa ho hlaka, seipone sa parabolic sa beam 6 se behiloe pepeneneng, 'me maballo a kenang le a tsoang a bonts'a likanale tse peli feela 1 le 7.
Setšoantšo sa 3 se bonts'a sebopeho sa sebaka sa sebaka se seng le se seng se sebetsang sa XCELS laser system mohahong oa liteko. Motlakase, lipompo tsa vacuum, tlhoekiso ea metsi, tlhoekiso le air conditioning li fumaneha mokatong o ka tlaase. Kakaretso ea sebaka sa kaho e feta 24,000 m2. Kakaretso ea matla a sebelisoang ke hoo e ka bang 7.5 MW. Moaho oa liteko o na le foreimi e akaretsang e sekoti le karolo e kantle, e 'ngoe le e 'ngoe e hahiloe holim'a metheo e 'meli e arohaneng. Li-vacuum le lisebelisoa tse ling tse susumetsang ho sisinyeha li kentsoe motheong o ikhethileng oa vibrate, e le hore boholo ba tšitiso e fetisetsoang tsamaisong ea laser ka motheo le tšehetso e fokotsehe ho ba ka tlase ho 10-10 g2 / Hz maemong a maqhubu a 1-200 Hz. Ho feta moo, marang-rang a li-marker tsa geodesic a thehiloe ka holong ea laser ho lekola ka mokhoa o hlophisehileng ho hoholeha ha fatše le lisebelisoa.
Morero oa XCELS o ikemiselitse ho theha setsi se seholo sa lipatlisiso tsa mahlale se ipapisitseng le lilase tsa matla a phahameng haholo. Kanale e le 'ngoe ea sistimi ea laser ea XCELS e ka fana ka matla a khanya a tsepamisitsoeng makhetlo a' maloa ho feta 1024 W/cm2, e ka fetang 1025 W/cm2 ka theknoloji ea post-compression. Ka li-pulses tse shebaneng le dipole tse tsoang liteisheneng tse 12 tsamaisong ea laser, matla a haufi le 1026 W / cm2 a ka fihlelleha ntle le ho hatella ka morao le ho notlela mohato. Haeba khokahano ea mohato lipakeng tsa likanale e notletsoe, khanya ea leseli e tla ba makhetlo a 'maloa ho feta. Ho sebelisa matla ana a pshatlehang a rekotiloeng le moralo oa maballo a likanale tse ngata, setsi sa kamoso sa XCELS se tla khona ho etsa liteko ka matla a phahameng haholo, kabo e rarahaneng ea masimo a mabone, le ho hlahloba litšebelisano ho sebelisa maramo a laser a likanale tse ngata le mahlaseli a bobeli. Sena se tla bapala karolo e ikhethang lebaleng la liteko tsa fisiks tsa motlakase tse matla haholo.
Nako ea poso: Mar-26-2024