അടുത്തിടെ, റഷ്യൻ അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസിൻ്റെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് അപ്ലൈഡ് ഫിസിക്‌സ് എക്‌സ്‌വാട്ട് സെൻ്റർ ഫോർ എക്‌സ്ട്രീം ലൈറ്റ് സ്റ്റഡി (XCELS) അവതരിപ്പിച്ചു.ഉയർന്ന പവർ ലേസർ. പദ്ധതിയിൽ വളരെ നിർമ്മാണം ഉൾപ്പെടുന്നുഉയർന്ന പവർ ലേസർഒപ്റ്റിക്കൽ പാരാമെട്രിക് ചിർഡ് പൾസ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി വലിയ അപ്പേർച്ചർ പൊട്ടാസ്യം ഡിഡ്യൂറ്റീരിയം ഫോസ്ഫേറ്റ് (DKDP, കെമിക്കൽ ഫോർമുല KD2PO4) ക്രിസ്റ്റലുകളിൽ, മൊത്തം 600 PW പീക്ക് പവർ പൾസുകളുടെ ഉത്പാദനം പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ഈ കൃതി XCELS പ്രോജക്‌റ്റിനെയും അതിൻ്റെ ലേസർ സിസ്റ്റങ്ങളെയും കുറിച്ചുള്ള പ്രധാന വിശദാംശങ്ങളും ഗവേഷണ കണ്ടെത്തലുകളും നൽകുന്നു, ആപ്ലിക്കേഷനുകളും അൾട്രാ സ്ട്രോങ്ങ് ലൈറ്റ് ഫീൽഡ് ഇൻ്ററാക്ഷനുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സാധ്യതയുള്ള ആഘാതങ്ങളും വിവരിക്കുന്നു.
ഒരു പീക്ക് പവർ കൈവരിക്കുക എന്ന പ്രാരംഭ ലക്ഷ്യത്തോടെ 2011 ൽ XCELS പ്രോഗ്രാം നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടുലേസർ200 PW പൾസ് ഔട്ട്പുട്ട്, ഇത് നിലവിൽ 600 PW ആയി നവീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. അതിൻ്റെലേസർ സിസ്റ്റംമൂന്ന് പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യകളെ ആശ്രയിക്കുന്നു:
(1) പരമ്പരാഗത ചിർപ്ഡ് പൾസ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷന് (ചിർപ്ഡ് പൾസ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ, ഒപിസിപിഎ) പകരം ഒപ്റ്റിക്കൽ പാരാമെട്രിക് ചിർപ്ഡ് പൾസ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ (ഒപിസിപിഎ) സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുന്നു. CPA) സാങ്കേതികവിദ്യ;
(2) DKDP നെ ഗെയിൻ മീഡിയമായി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, 910 nm തരംഗദൈർഘ്യത്തിന് സമീപം അൾട്രാ വൈഡ്ബാൻഡ് ഫേസ് മാച്ചിംഗ് സാക്ഷാത്കരിക്കപ്പെടുന്നു;
(3) ഒരു പാരാമെട്രിക് ആംപ്ലിഫയർ പമ്പ് ചെയ്യാൻ ആയിരക്കണക്കിന് ജൂളുകളുടെ പൾസ് എനർജി ഉള്ള ഒരു വലിയ അപ്പേർച്ചർ നിയോഡൈമിയം ഗ്ലാസ് ലേസർ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
അൾട്രാ-വൈഡ്ബാൻഡ് ഫേസ് മാച്ചിംഗ് പല ക്രിസ്റ്റലുകളിലും വ്യാപകമായി കാണപ്പെടുന്നു, ഇത് OPCPA ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ലേസറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. DKDP പരലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് പ്രായോഗികമായി കാണപ്പെടുന്ന ഒരേയൊരു വസ്തുവാണ്, അവ പതിനായിരക്കണക്കിന് സെൻ്റീമീറ്റർ അപ്പർച്ചർ വരെ വളർത്താൻ കഴിയും, അതേ സമയം മൾട്ടി-പിഡബ്ല്യു പവർ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് സ്വീകാര്യമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഗുണങ്ങളുണ്ട്.ലേസറുകൾ. ND ഗ്ലാസ് ലേസറിൻ്റെ ഇരട്ട ഫ്രീക്വൻസി ലൈറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് DKDP ക്രിസ്റ്റൽ പമ്പ് ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ, ആംപ്ലിഫൈഡ് പൾസിൻ്റെ കാരിയർ തരംഗദൈർഘ്യം 910 nm ആണെങ്കിൽ, വേവ് വെക്റ്റർ പൊരുത്തക്കേടിൻ്റെ ടെയ്‌ലർ വികാസത്തിൻ്റെ ആദ്യത്തെ മൂന്ന് നിബന്ധനകൾ 0 ആണെന്ന് കണ്ടെത്തി.
XCELS ലേസർ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സ്കീമാറ്റിക് ലേഔട്ടാണ് ചിത്രം 1. മുൻഭാഗം 910 nm (ചിത്രം 1 ൽ 1.3) കേന്ദ്ര തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ചിർഡ് ഫെംടോസെക്കൻഡ് പൾസുകളും OPCPA പമ്പ് ചെയ്ത ലേസറിലേക്ക് കുത്തിവച്ച 1054 nm നാനോസെക്കൻഡ് പൾസുകളും (ചിത്രം 1 ൽ 1.1 ഉം 1.2 ഉം) സൃഷ്ടിച്ചു. മുൻഭാഗം ഈ പൾസുകളുടെ സമന്വയവും ആവശ്യമായ ഊർജ്ജവും സ്പേഷ്യോ ടെമ്പറൽ പാരാമീറ്ററുകളും ഉറപ്പാക്കുന്നു. ഉയർന്ന ആവർത്തന നിരക്കിൽ (1 ഹെർട്‌സ്) പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു ഇൻ്റർമീഡിയറ്റ് OPCPA, ചിർഡ് പൾസിനെ പതിനായിരക്കണക്കിന് ജൂളുകളായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 1 ൽ 2). പൾസ് ബൂസ്റ്റർ OPCPA ഒരു കിലോജൂൾ ബീം ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും 12 സമാനമായ ഉപ ബീമുകളായി വിഭജിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 1 ൽ 4). അവസാന 12 OPCPA-യിൽ, 12 ചിർഡ് ലൈറ്റ് പൾസുകളിൽ ഓരോന്നും കിലോജൂൾ ലെവലിലേക്ക് (ചിത്രം 1-ൽ 5) വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും തുടർന്ന് 12 കംപ്രഷൻ ഗ്രേറ്റിംഗുകളാൽ കംപ്രസ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു (ചിത്രം 1-ൽ 6-ൻ്റെ GC). സാധ്യമായ ഏറ്റവും ചെറിയ പൾസ് വീതി ലഭിക്കുന്നതിന്, ഗ്രൂപ്പ് പ്രവേഗ ഡിസ്പേഴ്സണും ഉയർന്ന ഓർഡർ ഡിസ്പേഴ്സണും കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കുന്നതിന് മുൻവശത്ത് അക്കോസ്റ്റോ-ഒപ്റ്റിക് പ്രോഗ്രാമബിൾ ഡിസ്പർഷൻ ഫിൽട്ടർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. പൾസ് സ്പെക്‌ട്രത്തിന് ഏകദേശം 12-ാം ഓർഡർ സൂപ്പർഗോസിൻ്റെ ആകൃതിയുണ്ട്, പരമാവധി മൂല്യത്തിൻ്റെ 1%-ലെ സ്പെക്ട്രൽ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് 150 nm ആണ്, ഇത് 17 fs എന്ന ഫ്യൂറിയർ ട്രാൻസ്ഫോർമേഷൻ പരിധി പൾസ് വീതിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. അപൂർണ്ണമായ ഡിസ്പർഷൻ നഷ്ടപരിഹാരവും പാരാമെട്രിക് ആംപ്ലിഫയറുകളിലെ നോൺലീനിയർ ഫേസ് നഷ്ടപരിഹാരത്തിൻ്റെ ബുദ്ധിമുട്ടും കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന പൾസ് വീതി 20 fs ആണ്.
XCELS ലേസർ രണ്ട് 8-ചാനൽ UFL-2M നിയോഡൈമിയം ഗ്ലാസ് ലേസർ ആവൃത്തി ഇരട്ടിപ്പിക്കൽ മൊഡ്യൂളുകൾ (ചിത്രം 1-ൽ 3) ഉപയോഗിക്കും, അതിൽ 13 ചാനലുകൾ ബൂസ്റ്റർ OPCPA-യും 12 അവസാന OPCPA-യും പമ്പ് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കും. ശേഷിക്കുന്ന മൂന്ന് ചാനലുകൾ സ്വതന്ത്ര നാനോസെക്കൻഡ് കിലോജൂൾ പൾസായി ഉപയോഗിക്കുംലേസർ ഉറവിടങ്ങൾമറ്റ് പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി. DKDP പരലുകളുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ബ്രേക്ക്ഡൌൺ ത്രെഷോൾഡ് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, പമ്പ് ചെയ്ത പൾസിൻ്റെ റേഡിയേഷൻ തീവ്രത ഓരോ ചാനലിനും 1.5 GW/cm2 ആയി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, ദൈർഘ്യം 3.5 ns ആണ്.
XCELS ലേസറിൻ്റെ ഓരോ ചാനലും 50 PW പവർ ഉള്ള പൾസുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. മൊത്തം 12 ചാനലുകൾ മൊത്തം 600 PW ഔട്ട്പുട്ട് പവർ നൽകുന്നു. പ്രധാന ടാർഗെറ്റ് ചേമ്പറിൽ, അനുയോജ്യമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഓരോ ചാനലിൻ്റെയും പരമാവധി ഫോക്കസിംഗ് തീവ്രത 0.44×1025 W/cm2 ആണ്, F/1 ഫോക്കസിംഗ് ഘടകങ്ങൾ ഫോക്കസിങ്ങിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു എന്ന് കരുതുക. ഓരോ ചാനലിൻ്റെയും പൾസ് പോസ്റ്റ്-കംപ്രഷൻ ടെക്നിക് ഉപയോഗിച്ച് 2.6 fs ആയി കംപ്രസ് ചെയ്താൽ, 2.0×1025 W/cm2 എന്ന പ്രകാശ തീവ്രതയ്ക്ക് അനുയോജ്യമായ ഔട്ട്പുട്ട് പൾസ് പവർ 230 PW ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കും.
കൂടുതൽ പ്രകാശ തീവ്രത കൈവരിക്കുന്നതിന്, 600 PW ഔട്ട്പുട്ടിൽ, ചിത്രം 2 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, 12 ചാനലുകളിലെ പ്രകാശ പൾസുകൾ വിപരീത ദ്വിധ്രുവ വികിരണത്തിൻ്റെ ജ്യാമിതിയിൽ ഫോക്കസ് ചെയ്യപ്പെടും. ഓരോ ചാനലിലെയും പൾസ് ഘട്ടം ലോക്ക് ചെയ്യാത്തപ്പോൾ, ഫോക്കസ് തീവ്രതയ്ക്ക് കഴിയും 9×1025 W/cm2 എത്തുക. ഓരോ പൾസ് ഘട്ടവും ലോക്ക് ചെയ്യുകയും സമന്വയിപ്പിക്കുകയും ചെയ്താൽ, യോജിച്ച ഫലമായ പ്രകാശ തീവ്രത 3.2×1026 W/cm2 ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കും. പ്രധാന ടാർഗെറ്റ് റൂമിന് പുറമേ, XCELS പ്രോജക്റ്റിൽ 10 ഉപയോക്തൃ ലബോറട്ടറികൾ വരെ ഉൾപ്പെടുന്നു, ഓരോന്നിനും പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി ഒന്നോ അതിലധികമോ ബീമുകൾ ലഭിക്കുന്നു. വളരെ ശക്തമായ ഈ പ്രകാശ മണ്ഡലം ഉപയോഗിച്ച്, XCELS പ്രോജക്റ്റ് നാല് വിഭാഗങ്ങളിലായി പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്താൻ പദ്ധതിയിടുന്നു: തീവ്രമായ ലേസർ ഫീൽഡുകളിലെ ക്വാണ്ടം ഇലക്ട്രോഡൈനാമിക്സ് പ്രക്രിയകൾ; കണങ്ങളുടെ ഉൽപാദനവും ത്വരിതപ്പെടുത്തലും; ദ്വിതീയ വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണത്തിൻ്റെ ഉത്പാദനം; ലബോറട്ടറി ജ്യോതിശാസ്ത്രം, ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത പ്രക്രിയകൾ, ഡയഗ്നോസ്റ്റിക് ഗവേഷണം.
അത്തിപ്പഴം. 2 പ്രധാന ടാർഗെറ്റ് ചേമ്പറിൽ ഫോക്കസിംഗ് ജ്യാമിതി. വ്യക്തതയ്ക്കായി, ബീം 6 ൻ്റെ പരാബോളിക് മിറർ സുതാര്യമായി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ഇൻപുട്ട്, ഔട്ട്പുട്ട് ബീമുകൾ 1, 7 എന്നീ രണ്ട് ചാനലുകൾ മാത്രമേ കാണിക്കൂ.
പരീക്ഷണാത്മക കെട്ടിടത്തിലെ XCELS ലേസർ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ ഓരോ പ്രവർത്തന മേഖലയുടെയും സ്പേഷ്യൽ ലേഔട്ട് ചിത്രം 3 കാണിക്കുന്നു. വൈദ്യുതി, വാക്വം പമ്പുകൾ, ജലശുദ്ധീകരണം, ശുദ്ധീകരണം, എയർ കണ്ടീഷനിംഗ് എന്നിവ ബേസ്മെൻ്റിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു. മൊത്തം നിർമ്മാണ വിസ്തീർണ്ണം 24,000 m2 ൽ കൂടുതലാണ്. മൊത്തം വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം ഏകദേശം 7.5 മെഗാവാട്ട് ആണ്. പരീക്ഷണാത്മക കെട്ടിടത്തിൽ ആന്തരിക പൊള്ളയായ മൊത്തത്തിലുള്ള ഫ്രെയിമും ഒരു ബാഹ്യ വിഭാഗവും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ഓരോന്നും വിഘടിപ്പിച്ച രണ്ട് അടിത്തറകളിൽ നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നു. വൈബ്രേഷൻ-ഐസൊലേറ്റഡ് ഫൗണ്ടേഷനിൽ വാക്വവും മറ്റ് വൈബ്രേഷൻ-ഇൻഡ്യൂസിങ് സിസ്റ്റങ്ങളും ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്തിട്ടുണ്ട്, അതിനാൽ ഫൗണ്ടേഷനിലൂടെയും പിന്തുണയിലൂടെയും ലേസർ സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന അസ്വസ്ഥതയുടെ വ്യാപ്തി 10-10 g2/Hz-ൽ താഴെയായി കുറയുന്നു. 1-200 Hz. കൂടാതെ, ഗ്രൗണ്ടിൻ്റെയും ഉപകരണങ്ങളുടെയും ഡ്രിഫ്റ്റ് വ്യവസ്ഥാപിതമായി നിരീക്ഷിക്കുന്നതിന് ലേസർ ഹാളിൽ ജിയോഡെസിക് റഫറൻസ് മാർക്കറുകളുടെ ഒരു ശൃംഖല സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.
വളരെ ഉയർന്ന പീക്ക് പവർ ലേസറുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു വലിയ ശാസ്ത്ര ഗവേഷണ സൗകര്യം സൃഷ്ടിക്കാൻ XCELS പ്രോജക്റ്റ് ലക്ഷ്യമിടുന്നു. XCELS ലേസർ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ ഒരു ചാനൽ 1024 W/cm2 നേക്കാൾ പല മടങ്ങ് ഫോക്കസ് ചെയ്ത പ്രകാശ തീവ്രത നൽകിയേക്കാം, ഇത് പോസ്റ്റ്-കംപ്രഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് 1025 W/cm2 കവിയാൻ കഴിയും. ലേസർ സിസ്റ്റത്തിലെ 12 ചാനലുകളിൽ നിന്നുള്ള ദ്വിധ്രുവ-ഫോക്കസിംഗ് പൾസുകൾ വഴി, പോസ്റ്റ്-കംപ്രഷൻ, ഫേസ് ലോക്കിംഗ് എന്നിവ കൂടാതെ പോലും 1026 W/cm2 ന് അടുത്ത തീവ്രത കൈവരിക്കാൻ കഴിയും. ചാനലുകൾക്കിടയിലുള്ള ഘട്ടം സമന്വയം ലോക്ക് ചെയ്താൽ, പ്രകാശ തീവ്രത പല മടങ്ങ് കൂടുതലായിരിക്കും. ഈ റെക്കോർഡ്-ബ്രേക്കിംഗ് പൾസ് തീവ്രതകളും മൾട്ടി-ചാനൽ ബീം ലേഔട്ടും ഉപയോഗിച്ച്, ഭാവിയിലെ XCELS സൗകര്യത്തിന് വളരെ ഉയർന്ന തീവ്രത, സങ്കീർണ്ണമായ ലൈറ്റ് ഫീൽഡ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനുകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്താനും മൾട്ടി-ചാനൽ ലേസർ ബീമുകളും ദ്വിതീയ വികിരണങ്ങളും ഉപയോഗിച്ച് ഇടപെടലുകൾ നിർണ്ണയിക്കാനും കഴിയും. അതിശക്തമായ വൈദ്യുതകാന്തിക ഫീൽഡ് പരീക്ഷണാത്മക ഭൗതികശാസ്ത്ര മേഖലയിൽ ഇത് ഒരു പ്രത്യേക പങ്ക് വഹിക്കും.
പോസ്റ്റ് സമയം: മാർച്ച്-26-2024