I tata nei, i whakauruhia e te Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences te eXawatt Center for Extreme Light Study (XCELS), he kaupapa rangahau mo nga taputapu pūtaiao nui e pa ana ki te tino.lasers mana teitei. Kei roto i te kaupapa te hanga i tetahi rawataiaho mana teiteii runga i te hangarau whakahiatotanga o te parametric parametric pulse i roto i te kohao nui o te konupora dideuterium phosphate (DKDP, te tauira matū KD2PO4) tioata, me te putanga katoa o te 600 PW peak power pulses. Ko tenei mahi e whakarato ana i nga korero nui me nga kitenga rangahau mo te kaupapa XCELS me ona punaha laser, e whakaahua ana i nga tono me nga paanga pea e pa ana ki nga taunekeneke mara marama tino kaha.
I whakatakotohia te kaupapa XCELS i te tau 2011 me te whainga tuatahi kia eke ki te mana teiteitaiahote whakaputanga o te pupuhi o te 200 PW, kei te whakapai ake i tenei wa ki te 600 PW. Ko onapūnaha taiahoe whakawhirinaki ana ki nga hangarau matua e toru:
(1) Ka whakamahia te hangarau Optical Parametric Chirped Pulse Amplification (OPCPA) hei utu mo te Chirped Pulse Amplification (Chirped Pulse Amplification, OPCPA). CPA) hangarau;
(2) Ma te whakamahi i te DKDP hei reo whai hua, ka kitea te whakakotahitanga o te waahanga ultra wideband tata ki te 910 nm te roangaru;
(3) Ka whakamahia he taiaho karaehe neodymium aperture nui me te hiko puhoi o nga mano o nga joules ka whakamahia hei pupuhi i te whakakaha parametric.
Kei te kitea whānuitia te whakaōrite wāhanga ultra-whānui i roto i te maha o nga tioata ka whakamahia i roto i nga taiaho OPCPA femtosecond. Ka whakamahia nga tioata DKDP na te mea ko enei anake nga mea ka kitea i roto i nga mahi ka taea te whakatipu ki te tekau henimita o te tuwhera, me te wa ano he pai nga tohu mata hei tautoko i te whakanui i te mana maha-PW.taiaho. Ka kitea i te wa e pupuhihia ana te karaihe DKDP e te rama rua o te taiaho karaehe ND, mena ko te roangaru kawe o te putere whakakaha he 910 nm, ko nga kupu tuatahi e toru o te roha a Taylor o te koretake o te vector ngaru he 0.
Ko te ahua 1 he tahora hoahoa o te punaha laser XCELS. I hangaia e te pito o mua nga pupuhi femtosecond me te roangaru o waenganui o te 910 nm (1.3 i te Whakaahua 1) me te 1054 nm nanosecond i werohia ki roto i te OPCPA pupuhi laser (1.1 me te 1.2 i te Whakaahua 1). Ko te pito o mua ka whakarite i te tukutahitanga o enei putere tae atu ki te kaha me nga tawhā mokowhiti e hiahiatia ana. Ko te OPCPA takawaenga e mahi ana i te reeti tukurua teitei ake (1 Hz) ka whakanui ake i te putere tangi ki te tekau joules (2 i te Whakaahua 1). Ka whakanuia ake te patere e te Booster OPCPA ki te kurupae kilojoule kotahi, ka wehea ki nga kurupae-iti 12 (4 i te Whakaahua 1). I te 12 OPCPA whakamutunga, ka whakanuia ia o te 12 nga pupuhi marama ki te taumata kilojoule (5 i te Whakaahua 1) katahi ka kopakihia e te 12 nga pae kupenga (GC o te 6 i te Whakaahua 1). Ka whakamahia te tātari marara acousto-optic programmable i te pito o mua ki te whakahaere tika i te marara tere o te roopu me te marara ota teitei, kia whiwhi ai i te whanui puihi iti rawa atu. He ahua tata ki te 12th-order supergauss te tuāwhiorangi, me te hōkaiipurangi tūāwhiorangi i te 1% o te uara mōrahi he 150 nm, e hāngai ana ki te Fourier transform tepe te whanui pini o te 17 fs. Ki te whakaaro ki te utu mararatanga kore i oti me te uaua o te kapeneheihana wahanga-kore i roto i nga whakakaha parametric, ko te whanui o te pupuhi e tumanakohia ana he 20 fs.
Ka whakamahi te taiaho XCELS e rua 8-hongere UFL-2M neodymium karaihe taiaho auau taiaho kōwae (3 i te Figure 1), o e 13 takere ka whakamahia ki te papu i te Booster OPCPA me 12 OPCPA whakamutunga. Ko nga hongere e toru e toe ana ka whakamahia hei kirojoule nanosecond motuhakepuna lasermo etahi atu whakamatautau. Ka herea e te paepae whatiwhati whatu o nga tioata DKDP, ka whakaritea te kaha o te irarangi o te putere papu ki te 1.5 GW/cm2 mo ia hongere me te roa o te 3.5 ns.
Ko ia hongere o te laser XCELS ka whakaputa i nga pupuhi me te kaha o te 50 PW. Ko te katoa o nga hongere 12 e whakarato ana i te mana whakaputa katoa o te 600 PW. I roto i te ruma whainga matua, ko te kaha o te arotahi o ia hongere i raro i nga tikanga pai ko te 0.44×1025 W/cm2, me te whakaaro ka whakamahia nga huānga arotahi F/1 mo te arotahi. Mēnā ka kōpeketia atu te piupiu o ia hongere ki te 2.6 fs na roto i te tikanga i muri i te kōpeketanga, ka piki ake te mana puhoi whakaputa e rite ana ki te 230 PW, e rite ana ki te kaha marama o 2.0×1025 W/cm2.
Hei whakatutuki i te kaha ake o te marama, i te putanga 600 PW, ka arotahi nga pupuhi marama i roto i nga waahana 12 ki te ahuahanga o te rauropi dipole inverse, e whakaatuhia ana i te Whakaahua 2. Ki te kore e raka te wahanga o te pupuhi o ia hongere, ka taea e te kaha arotahi. tae ki te 9×1025 W/cm2. Mēnā ka maukatihia, ka tukutahia ia wahanga pumanawa, ka piki ake te kaha o te marama ka puta ki te 3.2×1026 W/cm2. I tua atu i te rūma whainga matua, kei roto i te kaupapa XCELS tae atu ki te 10 taiwhanga kaiwhakamahi, ka whiwhi ia tangata kotahi, neke atu ranei nga kurupae mo nga whakamatautau. Ma te whakamahi i tenei mara marama tino kaha, ka whakamahere te kaupapa XCELS ki te whakahaere i nga whakamatautau i roto i nga waahanga e wha: nga tukanga electrodynamics quantum i roto i nga mara laser kaha; Te hanga me te whakatere o nga matūriki; Te whakatipuranga o te iraruke hiko tuarua; Te taiwhanga astrophysics, nga tukanga kiato teitei me te rangahau tātaritanga.
FIG. 2 Te arohanga ahuahanga i roto i te ruuma matua. Mo te maramatanga, kua tautuhia te whakaata parabolic o te kurupae 6 ki te maramara, a ko nga kurupae whakauru me te putanga e whakaatu ana e rua noa nga hongere 1 me te 7
Ko te ahua 3 e whakaatu ana i te whakatakotoranga mokowhiti o ia waahi mahi o te punaha laser XCELS i roto i te whare whakamatautau. Ko te hiko, ko nga papua korehau, ko te maimoatanga wai, ko te horoi me te whakamahana hau kei roto i te ruuma. Neke atu i te 24,000 m2 te katoa o te waahi hanga. Ko te katoa o te whakapau hiko mo te 7.5 MW. Ko te whare whakamatautau he anga whanui o roto me tetahi waahanga o waho, i hangaia i runga i nga turanga e rua kua wehea. Ko te korehau me etahi atu punaha whakaoho-wiri kua whakauruhia ki runga i te turanga motuhake o te wiri, na te kaha o te whakararuraru i tukuna ki te punaha laser na roto i te turanga me te tautoko ka heke iho ki te iti iho i te 10-10 g2 / Hz i roto i te awhe auau o 1-200 Hz. I tua atu, kua whakaritea he kupenga tohu tohu tohu whenua ki roto i te whare taiaho hei tirotiro nahanaha i te rere o te whenua me nga taputapu.
Ko te kaupapa XCELS e whai ana ki te hanga i tetahi whare rangahau pūtaiao nui i runga i nga laser hiko teitei teitei. Ko tetahi hongere o te punaha laser XCELS ka taea te whakarato i te kaha o te rama e maha nga wa teitei ake i te 1024 W/cm2, ka taea te neke atu i te 1025 W/cm2 me te hangarau o muri-kopeketanga. Na roto i nga pupuhi arotahi-rua mai i nga waahana 12 i roto i te punaha laser, ka taea te whakatutuki i te kaha tata ki te 1026 W/cm2 ahakoa kaore i muri i te pupuhi me te raka o te wahanga. Mena ka maukati te tukutahitanga wahanga i waenga i nga hongere, ka nui ake te kaha o te rama. Ma te whakamahi i enei kaha puhoi pakaru rekoata me te tahora kurupae maha-hongere, ka taea e te whare XCELS a meake nei te mahi i nga whakamatautau me te tino kaha, nga tohatoha mara maamaa, me te tirotiro i nga taunekeneke ma te whakamahi i nga kurupae laser maha-hongere me te radiation tuarua. Ka whai waahi motuhake tenei i roto i te waahi o te ahupūngao whakamatautau parae hiko tino kaha.
Te wa tuku: Maehe-26-2024