په دې وروستیو کې، د روسیې د علومو اکاډمۍ د تطبیقي فزیک انسټیټیوټ د ایکسواټ مرکز د خورا رڼا مطالعې لپاره (XCELS) معرفي کړ، چې د لویو ساینسي وسایلو لپاره د څیړنې پروګرام دی چې د خورا ... پر بنسټ والړ دی.د لوړ ځواک لیزرونه. په دې پروژه کې د یو ډیرد لوړ ځواک لیزرد لوی اپرچر پوټاشیم ډایډیوټیریم فاسفیټ (DKDP، کیمیاوي فورمول KD2PO4) کرسټالونو کې د آپټیکل پیرامیټریک چیرپډ نبض امپلیفیکیشن ټیکنالوژۍ پراساس، د 600 PW پیک پاور نبضونو تمه شوي ټول تولید سره. دا کار د XCELS پروژې او د هغې لیزر سیسټمونو په اړه مهم توضیحات او د څیړنې موندنې چمتو کوي، د الټرا قوي رڼا ساحې تعاملاتو پورې اړوند غوښتنلیکونه او احتمالي اغیزې تشریح کوي.
د XCELS پروګرام په ۲۰۱۱ کال کې د لوړ بریښنا ترلاسه کولو لومړني هدف سره وړاندیز شو.ليزرد نبض تولید 200 PW دی، کوم چې اوس مهال 600 PW ته لوړ شوی دی.د لیزر سیسټمپه دریو مهمو ټیکنالوژیو تکیه کوي:
(۱) د آپټیکل پیرامیټریک چیرپډ پلس امپلیفیکیشن (OPCPA) ټیکنالوژي د دودیز چیرپډ پلس امپلیفیکیشن (CHIRPED PULSE AMPLIFICATION, OPCPA). CPA) ټیکنالوژۍ پرځای کارول کیږي؛
(۲) د DKDP د ګټې منځني په توګه کارول، د الټرا وایډ بانډ فیز میچینګ د 910 nm طول موج ته نږدې احساس کیږي؛
(۳) د پارامیټریک امپلیفیر پمپ کولو لپاره د زرګونو جولونو د نبض انرژي سره یو لوی اپرچر نیوډیمیم شیشې لیزر کارول کیږي.
د الټرا وایډ بانډ فیز میچینګ په ډیری کرسټالونو کې په پراخه کچه موندل کیږي او په OPCPA فیمټوسیکنډ لیزرونو کې کارول کیږي. د DKDP کرسټالونه کارول کیږي ځکه چې دا یوازینی مواد دي چې په عمل کې موندل کیږي چې د اپرچر لسګونو سانتي مترو ته وده ورکول کیدی شي او په ورته وخت کې د څو PW بریښنا د لوړولو ملاتړ لپاره د منلو وړ نظري ځانګړتیاوې لري.لیزرونه. دا وموندل شوه چې کله د DKDP کرسټال د ND شیشې لیزر د دوه ګوني فریکونسۍ رڼا لخوا پمپ کیږي، که چیرې د امپلیفایډ شوي نبض کیریر طول موج 910 nm وي، د څپې ویکتور بې مطابقت د ټیلر توسیع لومړني درې اصطلاحات 0 دي.
شکل ۱ د XCELS لیزر سیسټم یو سکیماتیک ترتیب دی. مخکینۍ پای د چیرپ شوي فیمټوسیکنډ نبضونه تولیدوي چې د 910 nm مرکزي طول موج (په شکل 1 کې 1.3) او 1054 nm نانوسیکنډ نبضونه د OPCPA پمپ شوي لیزر (په شکل 1 کې 1.1 او 1.2) کې داخل شوي. مخکینۍ پای د دې نبضونو همغږي کول او همدارنګه د اړتیا وړ انرژي او spatiotemporal پیرامیټرونه هم تضمینوي. یو منځنی OPCPA چې په لوړ تکرار نرخ (1 Hz) کې کار کوي چیرپ شوي نبض ته په لسګونو جولونو کې وده ورکوي (په شکل 1 کې 2). نبض د بوسټر OPCPA لخوا په یو واحد کیلوجول بیم کې نور هم لوړ شوی او په 12 ورته فرعي بیمونو ویشل شوی (په شکل 1 کې 4). په وروستي 12 OPCPA کې، د 12 چیرپ شوي رڼا نبضونو څخه هر یو د کیلوجول کچې ته لوړ شوی (په شکل 1 کې 5) او بیا د 12 کمپریشن ګریټینګونو لخوا فشار شوی (په شکل 1 کې 6 GC). د اکوسټو-آپټیک پروګرام وړ ډیسپریشن فلټر په مخکینۍ برخه کې د ګروپ سرعت ډیسپریشن او لوړ آرډر ډیسپریشن په دقیق ډول کنټرولولو لپاره کارول کیږي، ترڅو د نبض ترټولو کوچنی پلنوالی ترلاسه شي. د نبض سپیکٹرم نږدې د 12م آرډر سوپرګاس شکل لري، او د اعظمي ارزښت په 1٪ کې سپیکٹرل بینډ ویت 150 nm دی، چې د 17 fs د فوریر ټرانسفارم حد پلنوالی سره مطابقت لري. د نیمګړي ډیسپریشن جبران او په پیرامیټریک امپلیفیرونو کې د غیر خطي مرحلې جبران مشکل په پام کې نیولو سره، د نبض تمه شوی پلنوالی 20 fs دی.
د XCELS لیزر به دوه 8-چینل UFL-2M نیوډیمیم شیشې لیزر فریکونسي دوه چنده کولو ماډلونه (په شکل 1 کې 3) وکاروي، چې له دې څخه به 13 چینلونه د بوسټر OPCPA او 12 وروستي OPCPA پمپ کولو لپاره وکارول شي. پاتې درې چینلونه به د خپلواک نانو ثانیه کیلوجول نبض شوي په توګه وکارول شي.د لیزر سرچینېد نورو تجربو لپاره. د DKDP کرسټالونو د نظري ماتیدو حد پورې محدود، د پمپ شوي نبض د وړانګو شدت د هر چینل لپاره 1.5 GW/cm2 ته ټاکل شوی او موده یې 3.5 ns ده.
د XCELS لیزر هر چینل د 50 PW ځواک سره نبض تولیدوي. ټول 12 چینلونه د 600 PW ټول تولید ځواک چمتو کوي. په اصلي هدف چیمبر کې، د مثالي شرایطو لاندې د هر چینل اعظمي تمرکز شدت 0.44×1025 W/cm2 دی، فرض کړئ چې F/1 تمرکز عناصر د تمرکز لپاره کارول کیږي. که چیرې د هر چینل نبض د کمپریشن وروسته تخنیک لخوا 2.6 fs ته نور هم فشار شي، نو د اړونده تولید نبض ځواک به 230 PW ته لوړ شي، چې د 2.0×1025 W/cm2 د رڼا شدت سره مطابقت لري.
د رڼا د زیات شدت د ترلاسه کولو لپاره، په 600 PW تولید کې، په 12 چینلونو کې د رڼا نبضونه به د انورس ډایپول وړانګو په جیومیټري کې متمرکز وي، لکه څنګه چې په شکل 2 کې ښودل شوي. کله چې په هر چینل کې د نبض مرحله بنده نه وي، د تمرکز شدت کولی شي 9×1025 W/cm2 ته ورسیږي. که چیرې د نبض هره مرحله بنده او همغږي شي، نو د همغږۍ پایله لرونکې رڼا شدت به 3.2×1026 W/cm2 ته لوړ شي. د اصلي هدف خونې سربیره، د XCELS پروژه تر 10 پورې کاروونکي لابراتوارونه لري، هر یو یې د تجربو لپاره یو یا څو بیمونه ترلاسه کوي. د دې خورا قوي رڼا ساحې په کارولو سره، د XCELS پروژه پلان لري چې په څلورو کټګوریو کې تجربې ترسره کړي: د شدید لیزر ساحو کې د کوانټم الکتروډینامیک پروسې؛ د ذراتو تولید او سرعت؛ د ثانوي الکترومقناطیسي وړانګو تولید؛ لابراتوار ستورپوهنه، د لوړ انرژۍ کثافت پروسې او تشخیصي څیړنه.
شکل ۲ په اصلي هدف چیمبر کې د هندسې تمرکز. د وضاحت لپاره، د بیم ۶ پارابولیک عکس شفاف ته تنظیم شوی، او د ننوتلو او وتلو بیمونه یوازې دوه چینلونه ۱ او ۷ ښیې.
شکل ۳ د تجربوي ودانۍ کې د XCELS لیزر سیسټم د هرې فعالې ساحې ځایي ترتیب ښیې. بریښنا، ویکیوم پمپونه، د اوبو درملنه، پاکول او هوایی کنډیشن په زیرزمین کې موقعیت لري. د ساختماني ټول ساحه له ۲۴،۰۰۰ متر مربع څخه زیاته ده. د بریښنا ټول مصرف شاوخوا ۷.۵ میګاواټه دی. تجربوي ودانۍ د داخلي تشې ټولیز چوکاټ او بهرنۍ برخې څخه جوړه ده، چې هر یو یې په دوه جلا شوي بنسټونو کې جوړ شوی. خلا او نور د وایبریشن هڅونکي سیسټمونه د وایبریشن جلا شوي بنسټ کې نصب شوي، ترڅو د بنسټ او ملاتړ له لارې لیزر سیسټم ته لیږدول شوي ګډوډي اندازه د ۱-۲۰۰ هرټز فریکونسۍ حد کې له ۱۰-۱۰ g2/Hz څخه کمه شي. سربیره پردې، د جیوډیسک حوالې نښه کونکو شبکه په لیزر هال کې جوړه شوې ترڅو د ځمکې او تجهیزاتو جریان په سیستماتیک ډول وڅاري.
د XCELS پروژه موخه لري چې د خورا لوړ ځواک لیزرونو پر بنسټ یو لوی ساینسي څیړنیز مرکز رامینځته کړي. د XCELS لیزر سیسټم یو چینل ممکن د 1024 W/cm2 څخه څو ځله لوړ متمرکز رڼا شدت چمتو کړي، کوم چې د کمپریشن وروسته ټیکنالوژۍ سره 1025 W/cm2 څخه ډیر کیدی شي. د لیزر سیسټم کې د 12 چینلونو څخه د ډایپول تمرکز کولو نبضونو په واسطه، د 1026 W/cm2 ته نږدې شدت حتی د کمپریشن وروسته او د فیز لاک کولو پرته هم ترلاسه کیدی شي. که چیرې د چینلونو ترمنځ د فیز همغږي بنده شي، د رڼا شدت به څو ځله لوړ وي. د دې ریکارډ ماتونکي نبض شدتونو او د څو چینل بیم ترتیب په کارولو سره، د XCELS راتلونکی تاسیسات به وکولی شي د خورا لوړ شدت، پیچلي رڼا ساحې ویشونو سره تجربې ترسره کړي، او د څو چینل لیزر بیمونو او ثانوي وړانګو په کارولو سره تعاملات تشخیص کړي. دا به د خورا قوي بریښنایی مقناطیسي ساحې تجربوي فزیک په برخه کې یو ځانګړی رول ولوبوي.
د پوسټ وخت: مارچ-۲۶-۲۰۲۴