يېقىندا ، روسىيە پەنلەر ئاكادېمىيىسى قوللىنىشچان فىزىكا ئىنستىتۇتى eXawatt ھەددىدىن زىيادە نۇر تەتقىقاتى مەركىزى (XCELS) نى تونۇشتۇردى ، بۇ تەتقىقات ئىنتايىن مۇھىم بولغان چوڭ ئىلمىي ئۈسكۈنىلەرنىڭ تەتقىقات پروگراممىسى.يۇقىرى قۇۋۋەتلىك لازېر. بۇ تۈر ئىنتايىن قۇرۇلۇشنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇيۇقىرى قۇۋۋەتلىك لازېرئوپتىكىلىق پارامېتىرلىق چىرىگەن تومۇرنى كۈچەيتىش تېخنىكىسىنى ئاساس قىلىپ ، چوڭ سۈزۈكلۈكتىكى كالىي دىئۇتېر فوسفات (DKDP ، خىمىيىلىك فورمۇلا KD2PO4) خرۇستال ، مۆلچەردىكى ئومۇمىي مەھسۇلات مىقدارى 600 PW چوققا قۇۋۋەت تومۇرى. بۇ ئەسەر XCELS تۈرى ۋە ئۇنىڭ لازېر سىستېمىسى توغرىسىدىكى مۇھىم تەپسىلاتلار ۋە تەتقىقات نەتىجىلىرى بىلەن تەمىنلەيدۇ ، ئادەتتىن تاشقىرى كۈچلۈك نۇر مەيدانىنىڭ ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىشى ۋە قوللىنىشچانلىقى تەسۋىرلىنىدۇ.
XCELS پروگراممىسى 2011-يىلى ئەڭ يۇقىرى چەككە يېتىشنىڭ دەسلەپكى مەقسىتى بىلەن ئوتتۇرىغا قويۇلغانلازېرتومۇرنىڭ چىقىرىش مىقدارى 200 PW بولۇپ ، نۆۋەتتە 600 PW غا ئۆستۈرۈلدى. ئۇنىڭلازېر سىستېمىسىئۈچ ئاچقۇچلۇق تېخنىكىغا تايىنىدۇ:
. CPA) تېخنىكىسى;
.
.
ئۇلترا كەڭ بەلۋاغلىق باسقۇچ ماسلاشتۇرۇش نۇرغۇن كىرىستاللاردا كۆپ ئۇچرايدۇ ھەمدە OPCPA femtosekond لازېردا ئىشلىتىلىدۇ. DKDP خرۇستال ئىشلىتىلىدۇ ، چۈنكى ئۇلار ئەمەلىيەتتە تېپىلغان بىردىنبىر ماتېرىيال بولۇپ ، نەچچە ئون سانتىمېتىرغا يېتىدۇ ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا كۆپ خىل PW قۇۋۋىتىنىڭ كۈچىيىشىنى قوللايدۇ.لازېر. بايقىلىشىچە ، DKDP خرۇستال ND ئەينەك لازېرنىڭ قوش چاستوتا نۇرى بىلەن پومپىغا چۈشكەندە ، ئەگەر كۈچەيتىلگەن تومۇرنىڭ توشۇغۇچى دولقۇن ئۇزۇنلۇقى 910 nm بولسا ، تايلورنىڭ دولقۇن ۋېكتورى ماسلاشمىغانلىقىنى كېڭەيتىشنىڭ ئالدىنقى ئۈچ شەرتى 0 بولىدۇ.
1-رەسىم XCELS لازېر سىستېمىسىنىڭ سىخېما ئورۇنلاشتۇرۇشى. ئالدى ئۇچى مەركىزى دولقۇن ئۇزۇنلۇقى 910 nm (1-رەسىمدىكى 1.3) ۋە OPCPA پومپىسى لازېرغا ئوكۇل قىلىنغان 1054 nm نانو سېكۇنت تومۇر ھاسىل قىلغان (1-رەسىمدىكى 1.1 ۋە 1.2). ئالدى ئۇچى يەنە بۇ تومۇرلارنىڭ ماس قەدەملىشىشىگە شۇنداقلا ئېھتىياجلىق ئېنېرگىيە ۋە بوشلۇقنىڭ پارامېتىرلىرىغا كاپالەتلىك قىلىدۇ. تېخىمۇ يۇقىرى تەكرارلىنىش نىسبىتى (1 Hz) دە ئىشلەيدىغان ئارىلىقتىكى OPCPA چىرىگەن تومۇرنى ئون نەچچە جۇلغا كېڭەيتىدۇ (1-رەسىمدىكى 2). تومۇرنى Booster OPCPA بىر كىلوگراملىق نۇرغا تېخىمۇ كۈچەيتىپ ، ئوخشاش 12 تارماق بۆلەككە ئايرىلىدۇ (1-رەسىمدىكى 4). ئەڭ ئاخىرقى 12 OPCPA دە ، 12 دانە چىرىگەن نۇر تومۇرنىڭ ھەر بىرى كىلوجول دەرىجىسىگە كۆتۈرۈلۈپ (1-رەسىمدىكى 5) ، ئاندىن 12 پىرىسلاش رېشاتكىسى ئارقىلىق پىرىسلىنىدۇ (1-رەسىمدىكى GC 6). ئاكۇستو ئوپتىكىلىق پروگراممېرلىق تارقاق سۈزگۈچ ئالدى تەرەپتە گۇرۇپپا تېزلىكىنىڭ تارقىلىشى ۋە يۇقىرى تەرتىپنىڭ تارقىلىشىنى كونترول قىلىش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ ، بۇنداق بولغاندا تومۇرنىڭ كەڭلىكى ئەڭ كىچىك بولىدۇ. تومۇر سپېكترىنىڭ شەكلى 12-رەتكە يېقىن دەرىجىدىن تاشقىرى دەرىجىدىن تاشقىرى چوڭ تىپتىكى بولۇپ ، ئەڭ يۇقىرى قىممەتنىڭ% 1 لىك سپېكترى كەڭلىكى 150 nm بولۇپ ، فوئۇرىنىڭ ئۆزگىرىش چەكلىمىسى تومۇرنىڭ كەڭلىكى 17 fs. تارقاق تولۇقلىما تولۇقلىمىسى ۋە پارامېتىر كۈچەيتكۈچتە سىزىقسىز باسقۇچلۇق تۆلەمنىڭ قىيىنلىقىنى كۆزدە تۇتقاندا ، مۆلچەردىكى تومۇرنىڭ كەڭلىكى 20 fs.
XCELS لازېرغا ئىككى 8 قاناللىق UFL-2M نېئودىمىي ئەينەك لازېرلىق چاستوتا قوش ھەسسىلىك مودۇل ئىشلىتىلىدۇ (1-رەسىمدىكى 3) ، بۇنىڭ ئىچىدە 13 قانال Booster OPCPA ۋە 12 ئاخىرقى OPCPA نى پومپىسىغا ئىشلىتىلىدۇ. قالغان ئۈچ قانال مۇستەقىل نانو سېكۇنت كىلوگىرام سوقۇلغان قىلىپ ئىشلىتىلىدۇلازېر مەنبەسىباشقا سىناقلار ئۈچۈن. DKDP خرۇستالنىڭ ئوپتىكىلىق پارچىلىنىش بوسۇغىسى بىلەن چەكلەنگەن ، پوملانغان تومۇرنىڭ رادىئاتسىيە كۈچلۈكلىكى ھەر بىر قانال ئۈچۈن 1.5 GW / cm2 قىلىپ بېكىتىلگەن ، ۋاقتى 3.5 ns.
XCELS لازېرنىڭ ھەر بىر قانىلى 50 PW قۇۋۋىتى بىلەن تومۇر ھاسىل قىلىدۇ. جەمئىي 12 قانالنىڭ ئومۇمىي چىقىرىش قۇۋۋىتى 600 PW. ئاساسلىق نىشان ئۆيىدە ، كۆڭۈلدىكىدەك شارائىتتا ھەر بىر قانالنىڭ ئەڭ چوڭ فوكۇس توغرىلاش كۈچى 0.44 × 1025 W / cm2 بولۇپ ، F / 1 فوكۇس ئېلېمېنتىنى فوكۇس توغرىلاشقا ئىشلىتىلىدۇ دەپ پەرەز قىلساق. ئەگەر ھەر بىر قانالنىڭ تومۇرى پىرىسلانغاندىن كېيىنكى تېخنىكا ئارقىلىق تېخىمۇ 2.6 fs غا قىسىلىپ قالسا ، ماس كېلىدىغان تومۇرنىڭ قۇۋۋىتى 230 PW غا ئۆستۈرۈلۈپ ، يورۇقلۇق دەرىجىسى 2.0 × 1025 W / cm2 غا ماس كېلىدۇ.
تېخىمۇ چوڭ يورۇقلۇق دەرىجىسىنى قولغا كەلتۈرۈش ئۈچۈن ، 600 PW چىقىرىشتا ، 12 قانالدىكى نۇر تومۇرلىرى 2-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك تەتۈر چۆكمە رادىئاتسىيەنىڭ گېئومېتىرىيەسىگە مەركەزلىشىدۇ. ھەر بىر قانالدىكى تومۇر باسقۇچى قۇلۇپلانمىغاندا ، فوكۇسنىڭ كۈچلۈكلۈك دەرىجىسى بولىدۇ 9 × 1025 W / cm2 گە يېتىدۇ. ئەگەر ھەر بىر تومۇر باسقۇچى قۇلۇپلىنىپ ماس قەدەمدە بولسا ، ماس قەدەملىك نۇرنىڭ كۈچلۈكلۈك دەرىجىسى 3.2 × 1026 W / cm2 گە ئۆسىدۇ. ئاساسلىق نىشان ئۆيىدىن باشقا ، XCELS تۈرى 10 گە يېقىن ئىشلەتكۈچى تەجرىبىخانىسىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ ، ھەر بىرى تەجرىبە ئۈچۈن بىر ياكى بىر نەچچە نۇرنى تاپشۇرۇۋالىدۇ. بۇ ئىنتايىن كۈچلۈك نۇر مەيدانىدىن پايدىلىنىپ ، XCELS تۈرى تۆت تۈردە تەجرىبە ئېلىپ بېرىشنى پىلانلىدى: كۈچلۈك لازېر مەيدانىدىكى كىۋانت ئېلېكترو دىنامىكا جەريانى زەررىچىلەرنىڭ ئىشلەپچىقىرىلىشى ۋە تېزلىنىشى ئىككىلەمچى ئېلېكتر ماگنىت رادىئاتسىيەسى تەجرىبىخانا ئاسترونومىيە ، يۇقىرى ئېنېرگىيە زىچلىقى جەريانى ۋە دىئاگنوز قويۇش تەتقىقاتى.
FIG. 2 ئاساسلىق نىشان ئۆيىدە گېئومېتىرىيەنى فوكۇسلاش. ئېنىقلىق ئۈچۈن ، 6-نۇرنىڭ پارابولا ئەينىكى سۈزۈك قىلىپ تەڭشەلدى ، كىرگۈزۈش ۋە چىقىرىش لامپىسى پەقەت 1 ۋە 7 دىن ئىبارەت ئىككى قانالنى كۆرسىتىدۇ.
3-رەسىمدە تەجرىبە بىناسىدىكى XCELS لازېر سىستېمىسىنىڭ ھەر بىر ئىقتىدار رايونىنىڭ بوشلۇق ئورۇنلاشتۇرۇلۇشى كۆرسىتىلدى. توك ، ۋاكۇئۇم پومپىسى ، سۇ بىر تەرەپ قىلىش ، ساپلاشتۇرۇش ۋە ھاۋا تەڭشىگۈچ يەر ئاستى ئۆيىگە جايلاشقان. ئومۇمىي قۇرۇلۇش كۆلىمى 24000 m2 دىن ئاشىدۇ. ئومۇمىي توك سەرپىياتى تەخمىنەن 7.5 مېگاۋات. تەجرىبە بىناسى ئىچكى كاۋاك ئومۇمىي رامكا ۋە سىرتقى بۆلەكتىن تەركىب تاپقان بولۇپ ، ھەر بىرى ئىككى يېپىق ئاساستا ياسالغان. ۋاكۇئۇم ۋە باشقا تەۋرىنىش كەلتۈرۈپ چىقىرىدىغان سىستېمىلار تەۋرىنىشتىن ئايرىلغان ئاساسقا ئورنىتىلغان ، شۇڭا ئۇل ۋە تىرەك ئارقىلىق لازېر سىستېمىسىغا يەتكۈزۈلگەن قالايمىقانچىلىقنىڭ ئامپلتۇدىسى چاستوتا دائىرىسىدە 10-10 g2 / Hz دىن تۆۋەنلەيدۇ. 1-200 Hz. ئۇنىڭدىن باشقا ، لازېر زالىدا يەر شەكلى ۋە ئۈسكۈنىلەرنىڭ يۆتكىلىشىنى سىستېمىلىق نازارەت قىلىش ئۈچۈن گېئودىيىلىك پايدىلىنىش بەلگىسى تورى قۇرۇلدى.
XCELS تۈرى ئىنتايىن يۇقىرى چوققا توكلۇق لازېرنى ئاساس قىلغان چوڭ ئىلمىي تەتقىقات ئەسلىھەلىرىنى قۇرۇشنى مەقسەت قىلىدۇ. XCELS لازېر سىستېمىسىنىڭ بىر قانىلى فوكۇسلانغان يورۇقلۇق دەرىجىسى 1024 W / cm2 دىن نەچچە ھەسسە يۇقىرى بولۇشى مۇمكىن ، پىرىسلانغاندىن كېيىنكى تېخنىكا بىلەن 1025 W / cm2 دىن ئېشىپ كېتىشى مۇمكىن. لازېر سىستېمىسىدىكى 12 قانالدىن دىپول فوكۇس توغرىلاش ئارقىلىق ، پىرىسلانغاندىن كېيىن ۋە فازا قۇلۇپلانمىسىمۇ 1026 W / cm2 غا يېقىن كۈچلۈكلۈككە ئېرىشكىلى بولىدۇ. ئەگەر قاناللار ئارىسىدىكى باسقۇچ ماس قەدەمدە قۇلۇپلانسا ، يورۇقلۇق دەرىجىسى بىر نەچچە ھەسسە يۇقىرى بولىدۇ. بۇ رېكورتنى بۇزغان تومۇرنىڭ كۈچلۈكلۈكى ۋە كۆپ يوللۇق نۇرلۇق ئورۇنلاشتۇرۇشتىن پايدىلىنىپ ، كەلگۈسىدىكى XCELS ئەسلىھەلىرى ئىنتايىن يۇقىرى كۈچلۈكلۈك ، مۇرەككەپ نۇر مەيدانى تەقسىملەش ۋە كۆپ يوللۇق لازېر نۇرى ۋە ئىككىلەمچى رادىئاتسىيە ئارقىلىق ئۆز-ئارا تەسىرگە دىئاگنوز قويالايدۇ. بۇ دەرىجىدىن تاشقىرى كۈچلۈك ئېلېكتر ماگنىت مەيدانى تەجرىبە فىزىكىسى ساھەسىدە ئۆزگىچە رول ئوينايدۇ.
يوللانغان ۋاقتى: 26-مارتتىن 20-مارتقىچە