تازو، روسي اڪيڊمي آف سائنسز جي انسٽيٽيوٽ آف اپلائيڊ فزڪس متعارف ڪرايو ايڪسواٽ سينٽر فار ايڪسٽريم لائٽ اسٽڊي (XCELS)، هڪ ريسرچ پروگرام وڏي سائنسي ڊوائيسز لاءِ انتهائياعلي طاقت lasers. پروجيڪٽ ۾ هڪ تمام گهڻي تعمير شامل آهياعلي طاقت ليزروڏي ايپرچر پوٽاشيم ڊيڊيوٽريم فاسفيٽ (DKDP، ڪيميائي فارمولا KD2PO4) ڪرسٽل ۾ آپٽيڪل پيرا ميٽرڪ چرپرڊ پلس ايمپليفڪيشن ٽيڪنالاجي جي بنياد تي، 600 PW چوٽي پاور پلس جي متوقع مجموعي پيداوار سان. هي ڪم XCELS پروجيڪٽ ۽ ان جي ليزر سسٽم بابت اهم تفصيل ۽ تحقيقي نتيجن کي مهيا ڪري ٿو، ايپليڪيشنن کي بيان ڪري ٿو ۽ الٽرا مضبوط روشني واري فيلڊ جي رابطي سان لاڳاپيل امڪاني اثرات.
ايڪس سي ايل ايس پروگرام 2011 ۾ پيش ڪيو ويو هو شروعاتي مقصد سان هڪ چوٽي طاقت حاصل ڪرڻليزرنبض جي پيداوار 200 PW، جيڪا هن وقت 600 PW تي اپ گریڈ ڪئي وئي آهي. ان جيليزر سسٽمٽن اهم ٽيڪنالاجي تي منحصر آهي:
(1) Optical Parametric Chirped Pulse Amplification (OPCPA) ٽيڪنالاجي روايتي چرپڊ پلس ايمپليفڪيشن (Chirped Pulse Amplification، OPCPA) جي بدران استعمال ڪئي وئي آهي. سي پي اي) ٽيڪنالاجي؛
(2) DKDP استعمال ڪندي حاصل ڪيل وچولي طور، الٽرا وائڊ بينڊ فيز ميچنگ کي 910 nm ويج لينٿ جي ويجهو محسوس ڪيو ويو آهي؛
(3) ھڪڙو وڏو ايپرچر نيوڊيميم گلاس ليزر ھزارين جولز جي نبض توانائي سان گڏ ھڪڙو پيراميٽرڪ ايمپليفائر پمپ ڪرڻ لاء استعمال ڪيو ويندو آھي.
الٽرا وائڊ بينڊ مرحلو ملاپ وڏي پيماني تي ڪيترن ئي ڪرسٽل ۾ ملي ٿو ۽ OPCPA femtosecond lasers ۾ استعمال ٿيندو آهي. DKDP ڪرسٽل استعمال ڪيا ويا آهن ڇاڪاڻ ته اهي عملي طور تي مليا واحد مواد آهن جيڪي ايپرچر جي ڏهن سينٽي ميٽرن تائين وڌائي سگهجن ٿا ۽ ساڳئي وقت ملٽي-PW پاور کي وڌائڻ ۾ مدد ڏيڻ لاءِ قابل قبول آپٽيڪل خاصيتون آهن.ليزر. اهو معلوم ٿئي ٿو ته جڏهن DKDP ڪرسٽل کي ND گلاس ليزر جي ٻٽي فريڪوئنسي لائيٽ ذريعي پمپ ڪيو ويندو آهي، جيڪڏهن ايمپليفائيڊ پلس جي ڪيريئر ويولٿ 910 nm آهي، ٽيلر جي توسيع جي پهرين ٽن شرطن جي موج ويڪٽر جي ميلاپ 0 آهي.
شڪل 1 XCELS ليزر سسٽم جو هڪ اسڪيمي ترتيب آهي. اڳيون آخر ۾ 910 nm جي مرڪزي ويڪرائي ڦاڪ (1.3 ۾ شڪل 1) ۽ 1054 nm نانو سيڪنڊ دال سان چرپر ٿيل femtosecond نبضون OPCPA پمپ ٿيل ليزر (1.1 ۽ 1.2 شڪل 1 ۾) ۾ داخل ٿيون. اڳيون آخر انهن دال جي هم وقت سازي کي يقيني بڻائي ٿو ۽ انهي سان گڏ گهربل توانائي ۽ اسپيٽيو temporal پيرا ميٽرز. هڪ وچولي OPCPA وڌيڪ ورجائي جي شرح تي ڪم ڪري ٿو (1 Hz) چرپر ٿيل نبض کي ڏهن جولز تائين وڌائي ٿو (2 شڪل 1 ۾). نبض کي وڌيڪ وڌايو ويو بوسٹر OPCPA طرفان هڪ واحد ڪلوجول بيم ۾ ۽ ورهايو ويو آهي 12 هڪجهڙائي واري سب بيم ۾ (4 شڪل 1 ۾). فائنل 12 او پي سي پي اي ۾، 12 چرپر ٿيل هلڪي دال مان هر هڪ کي ڪلوجول ليول تائين وڌايو ويندو آهي (5 شڪل 1 ۾) ۽ پوءِ 12 ڪمپريشن گريٽنگس (شڪل 1 ۾ GC جو 6) ذريعي دٻايو ويندو آهي. acousto-optic programmable dispersion filter استعمال ڪيو ويندو آھي اڳئين آخر ۾ خاص طور تي ڪنٽرول گروپ ويڪسيٽي ڊسپريشن ۽ اعليٰ آرڊر ڊسپريشن کي، ته جيئن ننڍي ۾ ننڍي پلس ويڪر حاصل ڪري سگھجي. پلس اسپيڪٽرم لڳ ڀڳ 12هين-آرڊر سپر گاس جي شڪل رکي ٿو، ۽ اسپيڪٽرل بينڊوڊٿ 1٪ وڌ ۾ وڌ قدر جو 150 nm آهي، جيڪا 17 fs جي فورئر ٽرانسفارم جي پلس ويڪر جي حد سان مطابقت رکي ٿي. نامڪمل تقسيم معاوضي تي غور ڪندي ۽ پيراميٽرڪ ايمپليفائرز ۾ غير لائنر مرحلو معاوضي جي مشڪل، متوقع پلس ويڪر 20 fs آهي.
XCELS ليزر ٻن 8-چينل UFL-2M neodymium گلاس ليزر فريڪوئنسي ڊبلنگ ماڊلز (3 شڪل 1 ۾) استعمال ڪندو، جن مان 13 چينلز بوسٹر OPCPA ۽ 12 فائنل OPCPA پمپ ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيا ويندا. باقي ٽي چينل استعمال ڪيا ويندا آزاد nanosecond kilojoule pulsedليزر ذريعنٻين تجربن لاء. DKDP ڪرسٽل جي آپٽيڪل بريڪ ڊائون حد تائين محدود، پمپ ٿيل نبض جي شعاع جي شدت هر چينل لاءِ 1.5 GW/cm2 تي مقرر ڪئي وئي آهي ۽ مدت 3.5 ns آهي.
XCELS ليزر جو هر چينل 50 PW جي طاقت سان دال پيدا ڪري ٿو. مجموعي طور تي 12 چينل 600 PW جي ڪل پاور پاور مهيا ڪن ٿا. مکيه ھدف واري چيمبر ۾، مثالي حالتن ۾ ھر چينل جي وڌ ۾ وڌ توجہ مرکوز جي شدت 0.44 × 1025 W/cm2 آھي، فرض ڪيو ويو آھي ته F/1 فوڪسنگ عناصر فوڪس ڪرڻ لاء استعمال ڪيا ويا آھن. جيڪڏهن هر چينل جي نبض کي پوسٽ-ڪمپريشن ٽيڪنڪ ذريعي 2.6 fs تائين وڌيڪ دٻايو وڃي ٿو، لاڳاپيل ٻاڦ واري پلس پاور 230 PW تائين وڌي ويندي، جيڪا روشني جي شدت 2.0 × 1025 W/cm2 جي مطابق هوندي.
وڌيڪ روشنيءَ جي شدت حاصل ڪرڻ لاءِ، 600 PW آئوٽ پُٽ تي، 12 چينلن ۾ روشنيءَ جي نبضن کي انورس ڊيپول تابڪاري جي جاميٽري ۾ فوڪس ڪيو ويندو، جيئن تصوير 2 ۾ ڏيکاريل آهي. جڏهن هر چينل ۾ نبض جو مرحلو بند نه هوندو آهي، ته فوڪس جي شدت وڌي سگهي ٿي. 9 × 1025 W/cm2 تائين. جيڪڏهن هر نبض جو مرحلو بند ٿيل آهي ۽ هم وقت سازي ڪئي وئي آهي، هموار نتيجو روشني جي شدت وڌائي ويندي 3.2 × 1026 W/cm2. مکيه ٽارگيٽ روم کان علاوه، XCELS پروجيڪٽ ۾ 10 استعمال ڪندڙ ليبارٽريون شامل آهن، هر هڪ تجربن لاءِ هڪ يا وڌيڪ بيم حاصل ڪري ٿي. هن انتهائي مضبوط روشني واري فيلڊ کي استعمال ڪندي، XCELS پروجيڪٽ چئن قسمن ۾ تجربا ڪرڻ جو ارادو رکي ٿو: شديد ليزر فيلڊز ۾ ڪوانٽم اليڪٽرروڊائينامڪس پروسيس؛ ذرات جي پيداوار ۽ تيز رفتار؛ ثانوي برقي مقناطيسي تابڪاري جو نسل؛ ليبارٽري ايسٽرو فزڪس، اعلي توانائي جي کثافت واري عمل ۽ تشخيصي تحقيق.
فگ. 2 بنيادي ھدف واري چيمبر ۾ جاميٽري کي ڌيان ڏيڻ. وضاحت لاءِ، بيم 6 جو پيرابولڪ آئينو شفاف تي مقرر ڪيو ويو آهي، ۽ ان پٽ ۽ آئوٽ پٽ بيم صرف ٻه چينل 1 ۽ 7 ڏيکاريندا آهن.
شڪل 3 تجرباتي عمارت ۾ XCELS ليزر سسٽم جي هر فنڪشنل علائقي جي فضائي ترتيب ڏيکاري ٿو. بجلي، ويڪيوم پمپ، پاڻي جي علاج، صاف ڪرڻ ۽ ايئر ڪنڊيشن بيسمينٽ ۾ واقع آهن. ڪل تعمير جو علائقو 24,000 m2 کان وڌيڪ آهي. ڪل بجلي واپرائڻ اٽڪل 7.5 ميگاواٽ آهي. تجرباتي عمارت هڪ اندروني سوراخ جي مجموعي فريم تي مشتمل آهي ۽ هڪ ٻاهرئين حصي تي مشتمل آهي، هر هڪ ٻه ٺهڪندڙ بنيادن تي ٺهيل آهي. ويڪيوم ۽ ٻيا وائبريشن انڊيڪسنگ سسٽم وائبريشن آئسوليٽڊ فاؤنڊيشن تي انسٽال ٿيل آهن، ته جيئن فاؤنڊيشن ۽ سپورٽ ذريعي ليزر سسٽم ڏانهن منتقل ٿيندڙ خلل جو طول و عرض 10-10 g2/Hz کان گهٽجي وڃي. 1-200 هز. ان کان سواء، جيوڊيسڪ ريفرنس مارڪرز جو هڪ نيٽ ورڪ ليزر هال ۾ قائم ڪيو ويو آهي منظم طريقي سان زمين ۽ سامان جي وهڪري جي نگراني ڪرڻ لاء.
XCELS پروجيڪٽ جو مقصد هڪ وڏي سائنسي تحقيقي سهولت پيدا ڪرڻ آهي جنهن جي بنياد تي انتهائي تيز پاور ليزرن تي ٻڌل آهي. XCELS ليزر سسٽم جو ھڪڙو چينل 1024 W/cm2 کان ڪيترائي ڀيرا وڌيڪ روشني جي شدت مهيا ڪري سگھي ٿو، جيڪا پوسٽ ڪمپريشن ٽيڪنالاجي سان 1025 W/cm2 کان وڌيڪ ٿي سگھي ٿي. ليزر سسٽم ۾ 12 چينلن مان ڊيپول فوڪسنگ دال ذريعي، 1026 W/cm2 جي ويجهو هڪ شدت حاصل ڪري سگهجي ٿي جيتوڻيڪ پوسٽ ڪمپريشن ۽ فيز لاڪنگ کان سواءِ. جيڪڏهن چينلن جي وچ ۾ هم وقت سازي جو مرحلو بند ٿيل آهي، روشني جي شدت ڪيترائي ڀيرا وڌيڪ هوندي. انهن رڪارڊ ٽوڙڻ واري نبض جي شدت ۽ ملٽي چينل بيم جي ترتيب کي استعمال ڪندي، مستقبل جي XCELS سهولت انتهائي تيز شدت، پيچيده لائيٽ فيلڊ ڊسٽريبيوشن، ۽ ملٽي چينل ليزر بيم ۽ ثانوي تابڪاري جي استعمال سان رابطي جي تشخيص ڪرڻ جي قابل ٿي ويندي. هي سپر مضبوط برقي مقناطيسي فيلڊ تجرباتي فزڪس جي ميدان ۾ هڪ منفرد ڪردار ادا ڪندو.
پوسٽ ٽائيم: مارچ-26-2024