I kēia mau lā iho nei, ua hoʻolauna ka Institute of Applied Physics o ka Russian Academy of Sciences i ka eXawatt Center for Extreme Light Study (XCELS), kahi papahana noiʻi no nā mea ʻepekema nui e pili ana i nā mea nui loa.nā lasers mana kiʻekiʻe. Aia i loko o ka papahana ke kūkulu ʻana i kahilaser mana kiʻekiʻema muli o ka ʻenehana hoʻonui pulse chirped parametric optical i loko o nā kristal potassium dideuterium phosphate (DKDP, formula kemika KD2PO4) aperture nui, me ka huina i manaʻo ʻia he 600 PW peak power pulses. Hāʻawi kēia hana i nā kikoʻī koʻikoʻi a me nā ʻike noiʻi e pili ana i ka papahana XCELS a me kāna mau ʻōnaehana laser, e wehewehe ana i nā noi a me nā hopena hiki ke pili i nā pilina kahua mālamalama ikaika loa.
Ua hāpai ʻia ka papahana XCELS i ka makahiki 2011 me ka pahuhopu mua o ka hoʻokō ʻana i kahi mana kiʻekiʻe loalaserka hoʻopuka pulse o 200 PW, kahi i hoʻonui ʻia i kēia manawa i 600 PW. ʻO kānaʻōnaehana laserhilinaʻi ʻia ma luna o ʻekolu mau ʻenehana koʻikoʻi:
(1) Hoʻohana ʻia ka ʻenehana Optical Parametric Chirped Pulse Amplification (OPCPA) ma kahi o ka ʻenehana Chirped Pulse Amplification (Chirped Pulse Amplification, OPCPA) kuʻuna;
(2) Me ka hoʻohana ʻana iā DKDP ma ke ʻano he mea hoʻonui, ua hoʻokō ʻia ka hoʻohālikelike ʻana o ka pae ultra wideband kokoke i ka nalu 910 nm;
(3) Hoʻohana ʻia kahi laser aniani neodymium puka nui me ka ikehu pulse o nā tausani o joules e pamu i kahi amplifier parametric.
Loaʻa nui ka hoʻohālikelike ʻana o ka pae Ultra-wideband i nā kristal he nui a hoʻohana ʻia i nā lasers OPCPA femtosecond. Hoʻohana ʻia nā kristal DKDP no ka mea ʻo ia wale nō ka mea i loaʻa i ka hana e hiki ke ulu a hiki i nā ʻumi kenimika o ka puka a i ka manawa like he mau ʻano optical i ʻae ʻia e kākoʻo i ka hoʻonui ʻana o ka mana multi-PW.nā lasersUa ʻike ʻia i ka wā e hoʻopili ʻia ai ke kristal DKDP e ke kukui alapine pālua o ka laser aniani ND, inā ʻo ka nalu lawe o ka pulse i hoʻonui ʻia he 910 nm, ʻo nā huaʻōlelo mua ʻekolu o ka hoʻonui ʻana o Taylor o ka wave vector mismatch he 0.
ʻO ke Kiʻi 1 kahi hoʻolālā schematic o ka ʻōnaehana laser XCELS. Ua hoʻopuka ka ʻaoʻao mua i nā pulse femtosecond chirped me kahi nalu waena o 910 nm (1.3 ma ke Kiʻi 1) a me nā pulse nanosecond 1054 nm i hoʻokomo ʻia i loko o ka laser pumped OPCPA (1.1 a me 1.2 ma ke Kiʻi 1). Hoʻomaopopo pū ka ʻaoʻao mua i ka synchronization o kēia mau pulse a me ka ikehu e pono ai a me nā palena spatiotemporal. ʻO kahi OPCPA waena e hana ana ma kahi helu hana hou kiʻekiʻe (1 Hz) e hoʻonui i ka pulse chirped i nā ʻumi o joules (2 ma ke Kiʻi 1). Hoʻonui hou ʻia ka pulse e ka Booster OPCPA i loko o kahi kukuna kilojoule hoʻokahi a māhele ʻia i 12 mau kukuna like (4 ma ke Kiʻi 1). I ka 12 OPCPA hope loa, ua hoʻonui ʻia kēlā me kēia o nā pulse kukui chirped 12 i ka pae kilojoule (5 ma ke Kiʻi 1) a laila hoʻopaʻa ʻia e 12 mau gratings compression (GC o 6 ma ke Kiʻi 1). Hoʻohana ʻia ka kānana hoʻolaha papahana acousto-optic ma ka ʻaoʻao mua e hoʻomalu pololei i ka hoʻolaha wikiwiki o ka hui a me ka hoʻolaha kauoha kiʻekiʻe, i mea e loaʻa ai ka laulā pulse liʻiliʻi loa. Loaʻa i ka spectrum pulse ke ʻano o ka supergauss kauoha 12, a ʻo ka bandwidth spectral ma 1% o ka waiwai kiʻekiʻe loa he 150 nm, e kūlike ana i ka laulā pulse palena hoʻololi Fourier o 17 fs. Ke noʻonoʻo nei i ka uku hoʻolaha piha ʻole a me ka paʻakikī o ka uku pae nonlinear i nā amplifiers parametric, ʻo ka laulā pulse i manaʻo ʻia he 20 fs.
E hoʻohana ka laser XCELS i ʻelua mau modula pālua alapine (frequency) o ke aniani neodymium UFL-2M 8-channel (3 ma ke Kiʻi 1), nona nā kahawai he 13 e hoʻohana ʻia e pamu i ka Booster OPCPA a me 12 OPCPA hope loa. E hoʻohana ʻia nā kahawai ʻekolu i koe ma ke ʻano he nanosecond kilojoule kūʻokoʻa i pulsed ʻia.nā kumu laserno nā hoʻokolohua ʻē aʻe. I kaupalena ʻia e ka paepae haki optical o nā kristal DKDP, ua hoʻonohonoho ʻia ka ikaika irradiation o ka pulse pumped i 1.5 GW/cm2 no kēlā me kēia kahawai a ʻo ka lōʻihi he 3.5 ns.
Hoʻopuka kēlā me kēia kahawai o ka laser XCELS i nā pulse me ka mana o 50 PW. ʻO ka huina o 12 mau kahawai e hāʻawi i ka mana hoʻopuka holoʻokoʻa o 600 PW. I loko o ke keʻena pahuhopu nui, ʻo ka ikaika hoʻopololei kiʻekiʻe loa o kēlā me kēia kahawai ma lalo o nā kūlana kūpono he 0.44 × 1025 W / cm2, me ka manaʻo e hoʻohana ʻia nā mea hoʻopololei F / 1 no ka hoʻopololei ʻana. Inā hoʻopaʻa hou ʻia ka pulse o kēlā me kēia kahawai i 2.6 fs e ke ʻano hana post-compression, e hoʻonui ʻia ka mana pulse hoʻopuka like i 230 PW, e like me ka ikaika o ke kukui o 2.0 × 1025 W / cm2.
No ka hoʻokō ʻana i ka ikaika o ke kukui, ma ka puka 600 PW, e kālele ʻia nā pulse kukui ma nā kahawai 12 i ke ʻano o ka radiation dipole inverse, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 2. Ke ʻole ka laka ʻana o ka pae pulse ma kēlā me kēia kahawai, hiki i ka ikaika o ke kālele ke hiki i ka 9 × 1025 W / cm2. Inā laka ʻia a hoʻonohonoho ʻia kēlā me kēia pae pulse, e hoʻonui ʻia ka ikaika o ke kukui hopena i 3.2 × 1026 W / cm2. Ma waho aʻe o ka lumi pahuhopu nui, aia i loko o ka papahana XCELS a hiki i 10 mau keʻena hoʻokolohua mea hoʻohana, e loaʻa ana i kēlā me kēia i hoʻokahi a ʻoi aku paha nā kukuna no nā hoʻokolohua. Ma ka hoʻohana ʻana i kēia kahua kukui ikaika loa, hoʻolālā ka papahana XCELS e hana i nā hoʻokolohua ma nā ʻano ʻehā: nā kaʻina hana electrodynamics quantum ma nā kahua laser ikaika; Ka hana ʻana a me ka wikiwiki o nā ʻāpana; Ka hanauna o ka radiation electromagnetic lua; Nā astrophysics keʻena hoʻokolohua, nā kaʻina hana density ikehu kiʻekiʻe a me ka noiʻi diagnostic.
KII. 2 Ke ʻano hoʻopololei ʻana i loko o ke keʻena pahuhopu nui. No ka moakāka, ua hoʻonohonoho ʻia ke aniani parabolic o ke kukuna 6 i ka moakāka, a hōʻike wale nā kukuna hoʻokomo a me ka hoʻopuka i ʻelua mau kahawai 1 a me 7.
Hōʻike ka Kiʻi 3 i ka hoʻonohonoho ākea o kēlā me kēia wahi hana o ka ʻōnaehana laser XCELS i loko o ka hale hoʻokolohua. Aia ka uila, nā pamu vacuum, ka mālama wai, ka hoʻomaʻemaʻe a me ke ea hoʻoluʻu ma ka hale lua. ʻOi aku ka nui o ka wahi kūkulu ma mua o 24,000 m2. ʻO ka nui o ka mana e hoʻohana ʻia ma kahi o 7.5 MW. Aia ka hale hoʻokolohua i kahi kiʻikuhi piha hakahaka a me kahi ʻāpana waho, i kūkulu ʻia ma luna o ʻelua mau kumu i hoʻokaʻawale ʻia. Hoʻokomo ʻia ka vacuum a me nā ʻōnaehana hoʻoulu haʻalulu ʻē aʻe ma ke kumu i hoʻokaʻawale ʻia i ka haʻalulu, i hoʻemi ʻia ka nui o ka haunaele i hoʻouna ʻia i ka ʻōnaehana laser ma o ke kumu a me ke kākoʻo i emi iho ma mua o 10-10 g2/Hz ma ka laulā alapine o 1-200 Hz. Eia kekahi, ua hoʻonohonoho ʻia kahi pūnaewele o nā māka kuhikuhi geodesic i loko o ka hale laser e nānā pono i ka neʻe ʻana o ka honua a me nā lako.
ʻO ka pahuhopu o ka papahana XCELS ke hana i kahi hale noiʻi ʻepekema nui e pili ana i nā lasers mana kiʻekiʻe loa. Hiki i kekahi kahawai o ka ʻōnaehana laser XCELS ke hāʻawi i ka ikaika kukui i kālele ʻia i kekahi mau manawa ʻoi aku ka kiʻekiʻe ma mua o 1024 W/cm2, hiki ke ʻoi aku ma mua o 1025 W/cm2 me ka ʻenehana post-compression. Ma o nā pulse dipole-focusing mai 12 mau kahawai i loko o ka ʻōnaehana laser, hiki ke hoʻokō ʻia kahi ikaika kokoke i 1026 W/cm2 me ka ʻole o ka post-compression a me ka laka pae. Inā laka ʻia ka synchronization pae ma waena o nā kahawai, e ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka ikaika kukui i kekahi mau manawa. Ma ka hoʻohana ʻana i kēia mau ikaika pulse e haki ana i ka moʻolelo a me ka hoʻonohonoho kukuna multi-channel, hiki i ka hale XCELS e hiki mai ana ke hana i nā hoʻokolohua me ka ikaika kiʻekiʻe loa, nā hoʻolaha kahua kukui paʻakikī, a me ka ʻike ʻana i nā pilina me ka hoʻohana ʻana i nā kukuna laser multi-channel a me ka radiation lua. E pāʻani kēia i kahi kuleana kūikawā ma ke kahua o ka physics hoʻokolohua kahua electromagnetic ikaika loa.
Ka manawa hoʻouna: Malaki-26-2024