تازو، روسي اڪيڊمي آف سائنسز جي انسٽيٽيوٽ آف اپلائيڊ فزڪس اي ايڪساوٽ سينٽر فار ايڪسٽريم لائيٽ اسٽڊي (XCELS) متعارف ڪرايو، جيڪو انتهائي تي ٻڌل وڏن سائنسي ڊوائيسز لاءِ هڪ تحقيقي پروگرام آهي.تيز طاقت وارا ليزر. منصوبي ۾ هڪ تمام گهڻي جي تعمير شامل آهيتيز طاقت وارو ليزروڏي ايپرچر پوٽاشيم ڊائيڊيوٽيريم فاسفيٽ (DKDP، ڪيميائي فارمولا KD2PO4) ڪرسٽل ۾ آپٽيڪل پيراميٽرڪ چرپڊ پلس ايمپليفڪيشن ٽيڪنالاجي تي ٻڌل، 600 PW چوٽي پاور پلس جي متوقع ڪل آئوٽ پُٽ سان. هي ڪم XCELS پروجيڪٽ ۽ ان جي ليزر سسٽم بابت اهم تفصيل ۽ تحقيقي نتيجا مهيا ڪري ٿو، الٽرا مضبوط روشني فيلڊ رابطي سان لاڳاپيل ايپليڪيشنن ۽ امڪاني اثرات کي بيان ڪري ٿو.
XCELS پروگرام 2011 ۾ پيش ڪيو ويو هو جنهن جو شروعاتي مقصد چوٽي جي طاقت حاصل ڪرڻ هو.ليزرنبض جي پيداوار 200 پي ڊبليو، جيڪا هن وقت 600 پي ڊبليو تائين اپ گريڊ ڪئي وئي آهي. ان جيليزر سسٽمٽن اهم ٽيڪنالاجي تي ڀاڙي ٿو:
(1) روايتي چرپڊ پلس ايمپليفڪيشن (چرپڊ پلس ايمپليفڪيشن، او پي سي پي اي). سي پي اي) ٽيڪنالاجي جي بدران آپٽيڪل پيراميٽرڪ چرپڊ پلس ايمپليفڪيشن (او پي سي پي اي) ٽيڪنالاجي استعمال ڪئي ويندي آهي؛
(2) DKDP کي حاصل ڪرڻ واري وچولي طور استعمال ڪندي، الٽرا وائڊ بينڊ فيز ميچنگ 910 nm موج جي ڊيگهه جي ويجهو حاصل ڪئي ويندي آهي؛
(3) هڪ پيراميٽرڪ ايمپليفائر کي پمپ ڪرڻ لاءِ هزارين جولز جي نبض توانائي سان هڪ وڏو ايپرچر نيوڊيميم گلاس ليزر استعمال ڪيو ويندو آهي.
الٽرا وائڊ بينڊ فيز ميچنگ ڪيترن ئي ڪرسٽلز ۾ وڏي پيماني تي ملي ٿي ۽ OPCPA فيمٽو سيڪنڊ ليزر ۾ استعمال ٿئي ٿي. DKDP ڪرسٽل استعمال ڪيا ويندا آهن ڇاڪاڻ ته اهي عملي طور تي مليل واحد مواد آهن جيڪي ڏهه سينٽي ميٽر ايپرچر تائين وڌي سگهن ٿا ۽ ساڳئي وقت انهن ۾ قابل قبول آپٽيڪل خاصيتون آهن جيڪي ملٽي-PW پاور جي واڌ کي سپورٽ ڪن ٿيون.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 ويڪرائي ڦاڪ 910 nm آهي، ته پوءِ ويڪر جي ٽيلر ايڪسپينشن جا پهريان ٽي اصطلاح 0 آهن.
شڪل 1 XCELS ليزر سسٽم جو هڪ اسڪيميٽڪ لي آئوٽ آهي. سامهون واري حصي 910 nm (شڪل 1 ۾ 1.3) جي مرڪزي طول موج سان چرپ ٿيل فيمٽو سيڪنڊ دال ۽ 1054 nm نانو سيڪنڊ دال پيدا ڪيا جيڪي OPCPA پمپ ٿيل ليزر ۾ داخل ڪيا ويا (شڪل 1 ۾ 1.1 ۽ 1.2). سامهون واري حصي انهن دال جي هم وقت سازي کي پڻ يقيني بڻائي ٿو ۽ گڏوگڏ گهربل توانائي ۽ اسپيٽيوٽيمپورل پيرا ميٽرز. هڪ وچولي OPCPA هڪ اعلي ورجائي جي شرح (1 Hz) تي ڪم ڪندڙ چرپ ٿيل دال کي ڏهه جولز تائين وڌائي ٿو (شڪل 1 ۾ 2). نبض کي بوسٽر OPCPA پاران هڪ واحد ڪلوجول بيم ۾ وڌيڪ وڌايو ويندو آهي ۽ 12 هڪجهڙا ذيلي بيم ۾ ورهايو ويندو آهي (شڪل 1 ۾ 4). آخري 12 OPCPA ۾، 12 چرپ ٿيل روشني دال مان هر هڪ کي ڪلوجول سطح تائين وڌايو ويندو آهي (شڪل 1 ۾ 5) ۽ پوءِ 12 ڪمپريشن گريٽنگز (شڪل 1 ۾ 6 جو GC) ذريعي دٻايو ويندو آهي. ايڪوسٽو-آپٽڪ پروگراميبل ڊسپريشن فلٽر فرنٽ اينڊ ۾ گروپ ويلوسيٽي ڊسپريشن ۽ هاءِ آرڊر ڊسپريشن کي صحيح طور تي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي، ته جيئن ممڪن طور تي ننڍي ۾ ننڍي نبض جي ويڪر حاصل ڪري سگهجي. نبض جي اسپيڪٽرم جي شڪل تقريبن 12هين آرڊر سپر گاس جي آهي، ۽ وڌ ۾ وڌ قدر جي 1٪ تي اسپيڪٽرل بينڊوڊٿ 150 nm آهي، جيڪا فوريئر ٽرانسفارم حد نبض جي ويڪر 17 fs جي مطابق آهي. نامڪمل ڊسپريشن معاوضي ۽ پيراميٽرڪ ايمپليفائرز ۾ غير لائنر فيز معاوضي جي مشڪل کي نظر ۾ رکندي، متوقع نبض جي ويڪر 20 fs آهي.
XCELS ليزر ٻن 8-چينل UFL-2M نيوڊيميم گلاس ليزر فريڪوئنسي ڊبلنگ ماڊلز (شڪل 1 ۾ 3) کي استعمال ڪندو، جن مان 13 چينل بوسٹر OPCPA ۽ 12 فائنل OPCPA کي پمپ ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيا ويندا. باقي ٽي چينل آزاد نانو سيڪنڊ ڪلوجول پلسڊ طور استعمال ڪيا ويندا.ليزر ذريعاٻين تجربن لاءِ. ڊي ڪي ڊي پي ڪرسٽلز 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 اين ايس آهي.
XCELS ليزر جو هر چينل 50 PW جي طاقت سان نبض پيدا ڪري ٿو. ڪل 12 چينل 600 PW جي ڪل آئوٽ پُٽ پاور فراهم ڪن ٿا. مکيه ٽارگيٽ چيمبر ۾، مثالي حالتن ۾ هر چينل جي وڌ ۾ وڌ فوڪسنگ شدت 0.44×1025 W/cm2 آهي، فرض ڪيو وڃي ٿو ته F/1 فوڪسنگ عنصر فوڪسنگ لاءِ استعمال ڪيا ويا آهن. جيڪڏهن هر چينل جي نبض کي پوسٽ-ڪمپريشن ٽيڪنڪ ذريعي 2.6 fs تائين وڌيڪ دٻايو وڃي ٿو، ته لاڳاپيل آئوٽ پُٽ نبض طاقت 230 PW تائين وڌي ويندي، جيڪا 2.0×1025 W/cm2 جي روشني جي شدت سان مطابقت رکي ٿي.
وڌيڪ روشني جي شدت حاصل ڪرڻ لاءِ، 600 PW آئوٽ پُٽ تي، 12 چينلن ۾ روشني جي دال کي انورس ڊيپول ريڊيئيشن جي جاميٽري ۾ مرڪوز ڪيو ويندو، جيئن شڪل 2 ۾ ڏيکاريل آهي. جڏهن هر چينل ۾ نبض جو مرحلو بند نه ڪيو ويندو آهي، ته فوڪس جي شدت 9×1025 W/cm2 تائين پهچي سگهي ٿي. جيڪڏهن هر نبض جو مرحلو بند ۽ هم وقت ساز ڪيو ويندو آهي، ته مربوط نتيجي ۾ روشني جي شدت 3.2×1026 W/cm2 تائين وڌي ويندي. 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 ميدان کي استعمال ڪندي، XCELS پروجيڪٽ چار درجن ۾ تجربا ڪرڻ جو ارادو رکي ٿو: شديد ليزر فيلڊز ۾ ڪوانٽم اليڪٽروڊائنامڪس عمل؛ ذرات جي پيداوار ۽ تيز رفتاري؛ ثانوي برقي مقناطيسي تابڪاري جي پيداوار؛ ليبارٽري ايسٽرو فزڪس، اعلي توانائي جي کثافت جا عمل ۽ تشخيصي تحقيق.
شڪل 2 مکيه ٽارگيٽ چيمبر ۾ فوڪسنگ جاميٽري. وضاحت لاءِ، بيم 6 جو پيرابولڪ آئينو شفاف تي سيٽ ڪيو ويو آهي، ۽ ان پٽ ۽ آئوٽ پٽ بيم صرف ٻه چينل 1 ۽ 7 ڏيکارين ٿا.
شڪل 3 تجرباتي عمارت ۾ XCELS ليزر سسٽم جي هر فنڪشنل علائقي جي مقامي ترتيب ڏيکاري ٿي. بجلي، ويڪيوم پمپ، پاڻي جي علاج، صفائي ۽ ايئر ڪنڊيشننگ بيسمنٽ ۾ واقع آهن. ڪل تعميراتي علائقو 24,000 m2 کان وڌيڪ آهي. ڪل بجلي جو استعمال تقريباً 7.5 ميگاواٽ آهي. تجرباتي عمارت ۾ هڪ اندروني سوراخ مجموعي فريم ۽ هڪ ٻاهرين حصي تي مشتمل آهي، هر هڪ ٻن ڊيڪپلڊ بنيادن تي ٺهيل آهي. ويڪيوم ۽ ٻيا وائبريشن پيدا ڪندڙ نظام وائبريشن کان الڳ ٿيل بنياد تي نصب ڪيا ويا آهن، ته جيئن فائونڊيشن ۽ سپورٽ ذريعي ليزر سسٽم ڏانهن منتقل ٿيندڙ خلل جي طول و عرض کي 1-200 Hz جي فريڪوئنسي رينج ۾ 10-10 g2/Hz کان گهٽ ڪيو وڃي. ان کان علاوه، زمين ۽ سامان جي وهڪري جي منظم نگراني لاءِ ليزر هال ۾ جيوڊيسڪ ريفرنس مارڪرز جو هڪ نيٽ ورڪ قائم ڪيو ويو آهي.
XCELS منصوبي جو مقصد انتهائي تيز چوٽي جي طاقت وارن ليزرن تي ٻڌل هڪ وڏي سائنسي تحقيق جي سهولت ٺاهڻ آهي. XCELS ليزر سسٽم جو هڪ چينل 1024 W/cm2 کان ڪيترائي ڀيرا وڌيڪ مرڪوز روشني جي شدت فراهم ڪري سگهي ٿو، جيڪو پوسٽ ڪمپريشن ٽيڪنالاجي سان 1025 W/cm2 کان وڌيڪ وڌائي سگهجي ٿو. ليزر سسٽم ۾ 12 چينلن مان ڊائيپول فوڪسنگ پلسز ذريعي، پوسٽ ڪمپريشن ۽ فيز لاڪنگ کان سواءِ به 1026 W/cm2 جي ويجهو شدت حاصل ڪري سگهجي ٿي. جيڪڏهن چينلن جي وچ ۾ فيز هم وقت سازي بند ڪئي وئي آهي، ته روشني جي شدت ڪيترائي ڀيرا وڌيڪ هوندي. انهن رڪارڊ ٽوڙيندڙ نبض جي شدت ۽ ملٽي چينل بيم لي آئوٽ کي استعمال ڪندي، مستقبل جي XCELS سهولت انتهائي تيز شدت، پيچيده روشني فيلڊ ورڇ سان تجربا ڪرڻ، ۽ ملٽي چينل ليزر بيم ۽ سيڪنڊري ريڊيئيشن استعمال ڪندي رابطي جي تشخيص ڪرڻ جي قابل هوندي. هي سپر مضبوط برقي مقناطيسي ميدان تجرباتي فزڪس جي ميدان ۾ هڪ منفرد ڪردار ادا ڪندو.
پوسٽ جو وقت: مارچ-26-2024