Le déanaí, thug an Institiúid um Fhisic Fheidhmeach Acadamh Eolaíochtaí na Rúise isteach Ionad Exawatt do Staidéar Extreme Light (XCELS), clár taighde do ghléasanna eolaíochta móra bunaithe ar an -thar a bheith thar a bheith bunaithe ar an -mhórLéasair ardchumhachta. Cuimsíonn an tionscadal tógáil an-Léasair ardchumhachtaBunaithe ar theicneolaíocht aimpliú pulse paraiméadrach optúil i bhfosfáit potaisiam mór potaisiam (DKDP, foirmle ceimiceach KD2PO4), le haschur iomlán ionchais de 600 bíog cumhachta buaicphointe. Soláthraíonn an obair seo sonraí tábhachtacha agus torthaí taighde faoi Thionscadal Xcels agus a chórais léasair, ag cur síos ar iarratais agus ar thionchair fhéideartha a bhaineann le hidirghníomhaíochtaí allamuigh ultra-láidir.
Moladh an clár Xcels in 2011 leis an sprioc tosaigh chun buaicchumhacht a bhaint amachléasarAschur Pulse de 200 PW, atá uasghrádaithe faoi láthair go 600 PW. Acóras léasairBraitheann sé ar thrí phríomhtheicneolaíocht:
. Teicneolaíocht CPA);
.
.
Tá meaitseáil chéim ultra-ar-bhanda le fáil go forleathan i go leor criostail agus úsáidtear é i léasair femtosecond OPCPA. Úsáidtear criostail DKDP mar gurb iad an t-aon ábhar a fhaightear i gcleachtas is féidir a fhás go dtí deich gceintiméadar cró agus ag an am céanna tá cáilíochtaí optúla inghlactha acu chun tacú le cumhacht il-PWléasair. Tá sé le fáil, nuair a dhéantar an criostail DKDP a phumpáil le solas minicíochta dúbailte an léasair ghloine ND, má tá tonnfhad iompróra na bíge méadaithe 910 nm, is iad 0 an chéad trí théarma de leathnú Taylor an neamhréir veicteoir tonn.
Is éard atá i bhFigiúr 1 ná leagan amach scéimreach de chóras léasair Xcels. An ceann tosaigh a ghintear bíoga femtosecond chirped le tonnfhad lárnach de 910 nm (1.3 i bhFigiúr 1) agus 1054 pulsanna nanosecond nm a instealladh isteach sa léasair phumpáilte OPCPA (1.1 agus 1.2 i bhFigiúr 1). Cinntíonn an ceann tosaigh freisin sioncrónú na bíoga seo chomh maith leis na paraiméadair fhuinnimh agus spatiotemporal riachtanach. Méadaíonn OPCPA idirmheánach a fheidhmíonn ag ráta athrá níos airde (1 Hz) an chuisle chirped go deich gcinn de joules (2 i bhFigiúr 1). Méadaíonn an teanndáileog an cuisle a thuilleadh ag an OPCPA teanndáileog isteach i bhíoma cileagram amháin agus roinnte ina 12 fho-bhíoma comhionanna (4 i bhFigiúr 1). Sa 12 OPCPA deiridh, méadaítear gach ceann de na 12 bíog solais chirped go dtí an leibhéal cileagram (5 i bhFigiúr 1) agus ansin comhbhrúite le 12 ghrafadh comhbhrúite (GC de 6 i bhFigiúr 1). Baintear úsáid as an scagaire scaipthe in-ríomhchláraithe acousto-optúil sa cheann tosaigh chun scaipeadh treoluas an ghrúpa a rialú go beacht agus scaipeadh ardoird, chun an leithead cuisle is lú is féidir a fháil. Tá cruth ar an speictream cuisle de beagnach 12ú ordú supergauss, agus is é 150 nm an bandaleithead speictreach ag 1% den uasluach, a chomhfhreagraíonn do leithead na cuisle teorann Fourier de 17 fs. Ag cur san áireamh an cúiteamh scaipthe neamhiomlán agus an deacracht a bhaineann le cúiteamh neamhlíneach i aimplitheoirí paraiméadracha, is é an leithead cuisle ionchais ná 20 fs.
Bainfidh an léasair Xcels dhá mhodúl dúbailte minicíochta léasair neodymium UFL-2M-Neodymium 8-cainéal (3 i bhFigiúr 1), agus bainfear úsáid as 13 chainéal chun an teanndáileog OPCPA agus 12 OPCPA deiridh a phumpáil. Úsáidfear na trí bhealach eile mar Neamhspleách Nanosecond Kilojoule Pulsedfoinsí léasairLe haghaidh turgnaimh eile. Teoranta ag an tairseach miondealú optúil de na criostail DKDP, tá déine ionradaíochta na cuisle pumpáilte socraithe go 1.5 GW/cm2 do gach cainéal agus is é 3.5 ns an fad.
Táirgeann gach cainéal den léasair Xcels bíoga le cumhacht 50 pw. Soláthraíonn 12 chainéal cumhacht aschuir iomlán de 600 pw. Sa phríomhsheomra sprice, is é 0.44 × 1025 W/cm2 an déine uasta a dhíríonn gach cainéal faoi choinníollacha idéalach, ag glacadh leis go n -úsáidtear eilimintí dírithe F/1 chun díriú orthu. Má dhéantar cuisle gach cainéal a chomhbhrú níos mó go 2.6 fs trí theicníc iar-chomhbhrúite, méadófar an chumhacht chuisle aschuir chomhfhreagrach go 230 pw, a chomhfhreagraíonn do dhéine solais 2.0 × 1025 W/cm2.
Chun déine solais níos mó a bhaint amach, ag aschur 600 pw, díreofar na bíoga solais sna 12 chainéal i geoiméadracht radaíochta dioplóma inbhéartach, mar a thaispeántar i bhFigiúr. Má tá gach céim chuisle faoi ghlas agus sioncronaithe, méadófar an déine solais chomhleanúnach mar thoradh air go 3.2 × 1026 W/cm2. Chomh maith leis an bpríomhsheomra sprice, tá suas le 10 saotharlann úsáideora sa tionscadal Xcels, gach ceann acu ag fáil bíoma amháin nó níos mó le haghaidh turgnaimh. Ag baint úsáide as an réimse solais an -láidir seo, tá sé beartaithe ag an tionscadal Xcels turgnaimh a dhéanamh i gceithre chatagóir: próisis leictreamaimice chandamach i réimsí déine léasair; Táirgeadh agus luasghéarú cáithníní; Radaíocht leictreamaighnéadach thánaisteach a ghiniúint; Réaltfhisic saotharlainne, próisis ard -dlúis fuinnimh agus taighde diagnóiseach.
Fíor. 2 Geoiméadracht a dhíriú sa phríomhsheomra sprice. Ar mhaithe le soiléireacht, tá an scáthán parabolic de bhíoma 6 socraithe go trédhearcach, agus ní thaispeánann na bíomaí ionchuir agus aschuir ach dhá chainéal 1 agus 7
Taispeánann Figiúr 3 leagan amach spásúil gach achar feidhmiúil den chóras léasair Xcels san fhoirgneamh turgnamhach. Tá leictreachas, caidéil i bhfolús, cóireáil uisce, íonú agus aerchóiriú suite san íoslach. Tá an limistéar tógála iomlán níos mó ná 24,000 m2. Is é an tomhaltas cumhachta iomlán ná thart ar 7.5 MW. Is éard atá san fhoirgneamh turgnamhach fráma foriomlán log inmheánach agus rannóg sheachtrach, gach ceann acu tógtha ar dhá fhondúireacht díchúpláilte. Tá an folús agus na córais eile a bhaineann le creathadh suiteáilte ar an bhfondúireacht chreathaidh-chreathadh, ionas go laghdófar aimplitiúid an tsuaite a tharchuireadh chuig an gcóras léasair tríd an mbunús agus go laghdófar an tacaíocht go níos lú ná 10-10 g2/Hz sa raon minicíochta 1-200 Hz. Ina theannta sin, bunaítear líonra de mharcóirí tagartha geodesic sa halla léasair chun monatóireacht a dhéanamh go córasach ar shruth na talún agus an trealaimh.
Tá sé mar aidhm ag tionscadal Xcels saoráid mhór taighde eolaíochta a chruthú bunaithe ar léasair chumhachta buaic -ard. D'fhéadfadh cainéal amháin den chóras léasair Xcels déine solais fócasaithe a sholáthar cúpla uair níos airde ná 1024 w/cm2, ar féidir 1025 w/cm2 a shárú a thuilleadh le teicneolaíocht iar-chomhbhrúite. Trí phulsanna a dhíríonn ar dhéphollú ó 12 chainéal sa chóras léasair, is féidir déine atá gar do 1026 W/CM2 a bhaint amach fiú gan iar-chomhbhrú agus glasáil chéim. Má tá an sioncrónú céim idir na bealaí faoi ghlas, beidh an déine solais arís agus arís eile níos airde. Ag baint úsáide as na déine cuisle taifeadta seo agus as an leagan amach bhíoma ilchainéil, beidh an tsaoráid Xcels amach anseo in ann turgnaimh a dhéanamh le déine an-ard, dáiltí casta allamuigh, agus idirghníomhaíochtaí a dhiagnóisiú ag baint úsáide as bíomaí léasair il-chainéil agus radaíocht thánaisteach. Beidh ról uathúil aige seo i réimse na fisice turgnamhaí réimse leictreamaighnéadach ard-láidir.
Am Post: Márta-26-2024