हाल ही में, इंस्टीट्यूट ऑफ एप्लाइड फिजिक्स ऑफ द रशियन एकेडमी ऑफ साइंसेज ने एक्सट्रीम लाइट स्टडी (XCELS) के लिए Exawatt Center के लिए पेश किया, जो कि बड़े वैज्ञानिक उपकरणों के लिए एक शोध कार्यक्रम है।उच्च शक्ति लेजर। परियोजना में एक बहुत निर्माण शामिल हैउच्च शक्ति लेजरबड़े एपर्चर पोटेशियम डाइड्यूटेरियम फॉस्फेट (DKDP, रासायनिक सूत्र KD2PO4) क्रिस्टल में ऑप्टिकल पैरामीट्रिक चिरकड पल्स प्रवर्धन प्रौद्योगिकी के आधार पर, 600 पीडब्ल्यू पीक पीक पावर दालों के कुल आउटपुट के साथ। यह कार्य Xcels प्रोजेक्ट और इसके लेजर सिस्टम के बारे में महत्वपूर्ण विवरण और शोध निष्कर्ष प्रदान करता है, जिसमें अल्ट्रा-स्ट्रॉन्ग लाइट फील्ड इंटरैक्शन से संबंधित अनुप्रयोगों और संभावित प्रभावों का वर्णन किया गया है।
Xcels कार्यक्रम 2011 में एक शिखर शक्ति प्राप्त करने के प्रारंभिक लक्ष्य के साथ प्रस्तावित किया गया थालेज़र200 पीडब्लू का पल्स आउटपुट, जो वर्तमान में 600 पीडब्लू में अपग्रेड किया गया है। इसकालेजर तंत्रतीन प्रमुख प्रौद्योगिकियों पर निर्भर करता है:
(1) ऑप्टिकल पैरामीट्रिक चिर्ड पल्स प्रवर्धन (ओपीसीपीए) तकनीक का उपयोग पारंपरिक चिर्ड पल्स प्रवर्धन (चिर्ड पल्स प्रवर्धन, ओपीसीपीए) के बजाय किया जाता है। सीपीए) प्रौद्योगिकी;
(2) लाभ माध्यम के रूप में DKDP का उपयोग करते हुए, अल्ट्रा वाइडबैंड चरण मिलान 910 एनएम तरंग दैर्ध्य के पास महसूस किया जाता है;
(3) हजारों जूल की एक पल्स ऊर्जा के साथ एक बड़े एपर्चर नियोडिमियम ग्लास लेजर का उपयोग पैरामीट्रिक एम्पलीफायर को पंप करने के लिए किया जाता है।
अल्ट्रा-वाइडबैंड चरण मिलान व्यापक रूप से कई क्रिस्टल में पाया जाता है और इसका उपयोग ओपीसीपीए फेमटोसेकंड लेजर में किया जाता है। DKDP क्रिस्टल का उपयोग किया जाता है क्योंकि वे अभ्यास में पाए जाने वाले एकमात्र सामग्री हैं जो कि दसियों सेंटीमीटर एपर्चर तक उगाई जा सकती हैं और साथ ही साथ मल्टी-पीडब्ल्यू पावर के प्रवर्धन का समर्थन करने के लिए स्वीकार्य ऑप्टिकल गुण हैंपराबैंगनीकिरण। यह पाया जाता है कि जब डीकेडीपी क्रिस्टल को एनडी ग्लास लेजर की डबल फ्रीक्वेंसी लाइट द्वारा पंप किया जाता है, अगर प्रवर्धित पल्स की वाहक तरंग दैर्ध्य 910 एनएम है, तो वेव वेक्टर बेमेल के टेलर विस्तार के पहले तीन शब्द 0 हैं।
चित्रा 1 Xcels लेजर सिस्टम का एक योजनाबद्ध लेआउट है। सामने के छोर ने 910 एनएम (चित्रा 1 में 1.3) और 1054 एनएम नैनोसेकंड दालों के केंद्रीय तरंग दैर्ध्य के साथ फेमटोसेकंड दालों को ओपीसीपीए पंप किए गए लेजर (1.1 और 1.2 में चित्रा 1 में 1.1 और 1.2) के साथ जकड़ा। सामने का छोर इन दालों के सिंक्रनाइज़ेशन के साथ -साथ आवश्यक ऊर्जा और स्पैटियोटेम्पोरल मापदंडों को भी सुनिश्चित करता है। एक उच्च पुनरावृत्ति दर (1 हर्ट्ज) पर काम करने वाला एक मध्यवर्ती ओपीसीपीए, जूल के दसियों (चित्रा 1 में 2) में चिरप्ड पल्स को बढ़ाता है। पल्स को बूस्टर ओपीसीपीए द्वारा एक एकल किलोजौले बीम में आगे बढ़ाया जाता है और 12 समान उप-बीम (चित्र 1 में 4) में विभाजित किया जाता है। अंतिम 12 ओपीसीपीए में, 12 चिर्ड लाइट दालों में से प्रत्येक को किलोजौले स्तर (5 चित्रा 1 में 5) में प्रवर्धित किया जाता है और फिर 12 संपीड़न झंझरी (चित्रा 1 में 6 का जीसी) द्वारा संकुचित किया जाता है। ACOUSTO-OPTIC Programable फैलाव फ़िल्टर का उपयोग सामने के छोर में समूह के वेग फैलाव और उच्च क्रम फैलाव को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, ताकि सबसे छोटी संभव पल्स चौड़ाई प्राप्त करने के लिए। पल्स स्पेक्ट्रम में लगभग 12 वें क्रम के सुपरगास का आकार है, और अधिकतम मूल्य के 1% पर वर्णक्रमीय बैंडविड्थ 150 एनएम है, जो फूरियर ट्रांसफॉर्म लिमिट पल्स चौड़ाई 17 एफएस के अनुरूप है। अधूरे फैलाव मुआवजे और पैरामीट्रिक एम्पलीफायरों में nonlinear चरण मुआवजे की कठिनाई को ध्यान में रखते हुए, अपेक्षित पल्स चौड़ाई 20 FS है।
Xcels लेजर दो 8-चैनल UFL-2M Neodymium Glass Laser Frequency Doublebling मॉड्यूल (चित्रा 1 में 3) को नियोजित करेगा, जिनमें से 13 चैनलों का उपयोग बूस्टर OPCPA और 12 अंतिम OPCPA को पंप करने के लिए किया जाएगा। शेष तीन चैनलों का उपयोग स्वतंत्र नैनोसेकंड किलोजौले के रूप में किया जाएगालेजर स्रोतअन्य प्रयोगों के लिए। DKDP क्रिस्टल के ऑप्टिकल ब्रेकडाउन थ्रेसहोल्ड द्वारा सीमित, पंप किए गए पल्स की विकिरण तीव्रता प्रत्येक चैनल के लिए 1.5 Gw/cm2 पर सेट है और अवधि 3.5 ns है।
Xcels लेजर का प्रत्येक चैनल 50 pW की शक्ति के साथ दालों का उत्पादन करता है। कुल 12 चैनल 600 पीडब्लू की कुल आउटपुट पावर प्रदान करते हैं। मुख्य लक्ष्य कक्ष में, आदर्श परिस्थितियों में प्रत्येक चैनल की अधिकतम ध्यान केंद्रित तीव्रता 0.44 × 1025 w/cm2 है, यह मानते हुए कि F/1 फ़ोकसिंग तत्वों का उपयोग ध्यान केंद्रित करने के लिए किया जाता है। यदि प्रत्येक चैनल की पल्स आगे-संपीड़न तकनीक द्वारा 2.6 एफएस तक संपीड़ित होती है, तो इसी आउटपुट पल्स पावर को 230 पीडब्लू तक बढ़ाया जाएगा, जो 2.0 × 1025 डब्ल्यू/सेमी 2 की प्रकाश तीव्रता के अनुरूप है।
अधिक प्रकाश की तीव्रता प्राप्त करने के लिए, 600 पीडब्लू आउटपुट पर, 12 चैनलों में प्रकाश दालों को उलटा द्विध्रुवीय विकिरण की ज्यामिति में केंद्रित किया जाएगा, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। जब प्रत्येक चैनल में पल्स चरण लॉक नहीं होता है, तो फोकस तीव्रता 9 × 1025 w/सेमी 2 तक पहुंच सकती है। यदि प्रत्येक पल्स चरण को लॉक और सिंक्रनाइज़ किया जाता है, तो सुसंगत परिणामी प्रकाश तीव्रता 3.2 × 1026 w/cm2 तक बढ़ जाएगी। मुख्य लक्ष्य कक्ष के अलावा, Xcels परियोजना में 10 उपयोगकर्ता प्रयोगशालाएँ शामिल हैं, प्रत्येक प्रयोग के लिए एक या अधिक बीम प्राप्त करते हैं। इस अत्यंत मजबूत प्रकाश क्षेत्र का उपयोग करते हुए, XCELS परियोजना चार श्रेणियों में प्रयोगों को करने की योजना बना रही है: तीव्र लेजर क्षेत्रों में क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स प्रक्रियाएं; कणों का उत्पादन और त्वरण; माध्यमिक विद्युत चुम्बकीय विकिरण की पीढ़ी; प्रयोगशाला खगोल भौतिकी, उच्च ऊर्जा घनत्व प्रक्रियाएं और नैदानिक अनुसंधान।
अंजीर। 2 मुख्य लक्ष्य कक्ष में ज्यामिति पर ध्यान केंद्रित करना। स्पष्टता के लिए, बीम 6 का परवलयिक दर्पण पारदर्शी होने के लिए सेट है, और इनपुट और आउटपुट बीम केवल दो चैनल 1 और 7 दिखाते हैं
चित्रा 3 प्रयोगात्मक भवन में Xcels लेजर प्रणाली के प्रत्येक कार्यात्मक क्षेत्र के स्थानिक लेआउट को दर्शाता है। बिजली, वैक्यूम पंप, जल उपचार, शुद्धि और एयर कंडीशनिंग तहखाने में स्थित हैं। कुल निर्माण क्षेत्र 24,000 एम 2 से अधिक है। कुल बिजली की खपत लगभग 7.5 मेगावाट है। प्रायोगिक इमारत में एक आंतरिक खोखले समग्र फ्रेम और एक बाहरी खंड शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक दो डिकॉउड नींव पर बनाया गया है। वैक्यूम और अन्य कंपन-उत्प्रेरण सिस्टम कंपन-पृथक नींव पर स्थापित किए जाते हैं, ताकि नींव के माध्यम से लेजर सिस्टम को प्रेषित गड़बड़ी का आयाम 1-200 हर्ट्ज की आवृत्ति रेंज में 10-10 G2/Hz से कम हो जाए। इसके अलावा, जियोडेसिक संदर्भ मार्करों का एक नेटवर्क लेजर हॉल में जमीन और उपकरणों के बहाव की निगरानी करने के लिए स्थापित किया गया है।
Xcels परियोजना का उद्देश्य अत्यधिक उच्च शिखर पावर लेज़रों के आधार पर एक बड़ी वैज्ञानिक अनुसंधान सुविधा बनाना है। Xcels लेजर सिस्टम का एक चैनल 1024 w/cm2 से कई गुना अधिक एक केंद्रित प्रकाश तीव्रता प्रदान कर सकता है, जिसे पोस्ट-संपीड़न तकनीक के साथ 1025 w/cm2 से आगे बढ़ाया जा सकता है। लेजर सिस्टम में 12 चैनलों से द्विध्रुवीय-फोकसिंग दालों द्वारा, 1026 w/cm2 के करीब तीव्रता के बाद भी संपीड़न और चरण लॉकिंग के बिना भी प्राप्त किया जा सकता है। यदि चैनलों के बीच चरण सिंक्रनाइज़ेशन बंद है, तो प्रकाश की तीव्रता कई गुना अधिक होगी। इन रिकॉर्ड-ब्रेकिंग पल्स इंटेंसिटी और मल्टी-चैनल बीम लेआउट का उपयोग करते हुए, भविष्य के XCELS सुविधा अत्यधिक उच्च तीव्रता, जटिल प्रकाश क्षेत्र वितरण के साथ प्रयोग करने और मल्टी-चैनल लेजर बीम और माध्यमिक विकिरण का उपयोग करके बातचीत का निदान करने में सक्षम होगी। यह सुपर-मजबूत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र प्रयोगात्मक भौतिकी के क्षेत्र में एक अनूठी भूमिका निभाएगा।
पोस्ट टाइम: MAR-26-2024