Dhawaan, Machadka Cilmiga Fiisigiska ee Akademiyada Sayniska ee Ruushka ayaa soo bandhigay Xarunta eXawatt ee Daraasadda Iftiinka Xad dhaafka ah (XCELS), barnaamij cilmi baaris oo loogu talagalay aaladaha sayniska ee waaweyn oo ku saleysan si aad ah.leysarka awoodda sare. Mashruuca waxaa ka mid ah dhismaha mid aad ulaser awood sareoo ku salaysan tignoolajiyada kor u qaadida garaaca garaaca wadnaha ee parametric ee daloolin weyn oo potassium dideuterium phosphate (DKDP, formula kiimikaad KD2PO4) crystals, oo leh wax soo saarka wadarta guud ee 600 PW garaaca wadnaha ugu sarreysa. Shaqadani waxay bixisa tafaasiil muhiim ah iyo natiijooyin cilmi baaris ah oo ku saabsan mashruuca XCELS iyo nidaamyadeeda laysarka, iyagoo qeexaya codsiyada iyo saameynta suurtagalka ah ee la xiriirta isdhexgalka goobaha iftiinka aadka u xoogan.
Barnaamijka XCELS waxa la soo jeediyay 2011 iyada oo ujeedadu ahayd in la gaadho awood sareleysarkawax soo saarka garaaca wadnaha ee 200 PW, kaas oo hadda la cusboonaysiiyay ilaa 600 PW. Waanidaamka laysarkawaxay ku tiirsan tahay saddex tignoolajiyada muhiimka ah:
(1) Farsamaynta garaaca garaaca wadnaha ee loo yaqaan 'Parametric Parametric Chirped Amplification (OPCPA)' ayaa la isticmaalaa halkii laga isticmaali lahaa Kor-u-qaadista garaaca garaaca wadnaha (Chirped Pulse Amplification, OPCPA). CPA) farsamada;
(2) Isticmaalka DKDP ee dhexdhexaadka ah ee faa'iidada, isbarbardhigga wejiga aadka u ballaaran ayaa la ogaaday meel u dhow 910 nm dhererka hirarka;
(3) Layeerka dhalada neodymium ee weyn oo leh tamar garaaca oo kumanaan joules ah ayaa loo isticmaalaa in lagu shubo cod-weyneeye parametric ah.
U dhigma wejiga aadka u ballaaran ayaa si weyn looga helaa kiristaalo badan waxaana lagu isticmaalaa OPCPA lasers femtosecond. Kiristaalo DKDP ah ayaa loo isticmaalaa sababtoo ah waa sheyga kaliya ee laga helo ficil ahaan kaas oo kori kara tobanaan sentimitir oo dalool isla mar ahaantaana leh tayada indhaha ee la aqbali karo si ay u taageeraan xoojinta awoodda badan ee PWleysarka. Waxaa la ogaaday in marka crystal DKDP lagu shubo laydhka labanlaabka ah ee leysarka muraayadda ND, haddii mawjada dhererka garaaca garaaca garaaca wadnaha la kordhiyey uu yahay 910 nm, saddexda shuruudood ee ugu horreeya ee ballaadhinta Taylor ee mawjada vector ismaandhaafku waa 0.
Jaantuska 1 waa qaabaynta naqshadaynta nidaamka laser-ka ee XCELS. Dhammaadka hore waxa uu soo saaray garaacis femtosecond gariir ah oo leh mawjadda dhexe ee 910 nm (1.3 ee Jaantuska 1) iyo 1054 nm garaacyada nanosecond ee lagu duray OPCPA-da la bamgareeyay (1.1 iyo 1.2 ee sawirka 1). Dhamaadka hore waxa kale oo ay hubisaa isku-dubbaridka garaacyadan iyo sidoo kale tamarta loo baahan yahay iyo cabbirrada is-dhaafsiga. OPCPA dhexdhexaad ah oo ku shaqaynaysa celcelis sare (1 Hz) waxay kordhisaa garaaca garaaca wadnaha ilaa tobanaan joules (2 ee Jaantuska 1). Wadnaha waxa sii xoojiyey Kor u qaadida OPCPA oo ka dhigaysa hal kiilojoule ah oo loo qaybiyey 12 alwaax hoose oo isku mid ah (4 ee Jaantuska 1). 12ka OPCPA ee u dambeeya, mid kasta oo ka mid ah 12-ka garaac ee fudfudud ee shidan waxa la kordhiyey ilaa heerka kilojoule (5 ee Jaantuska 1) ka dibna lagu cadaadiyo 12 gratings cadaadis (GC of 6 ee Jaantuska 1). Acousto-optic shaandhada kala firdhisan ee programmable waxaa loo isticmaalaa dhamaadka hore si loo xakameeyo xawaaraha kooxda iyo kala firdhisanaanta nidaamka sare, si loo helo ballaca garaaca garaaca wadnaha ugu yar. Xawaaraha garaaca wadnaha waxa uu leeyahay qaab ku dhawaad 12-aad supergauss, iyo baaxadda spectral spectral ee 1% ee qiimaha ugu badan waa 150 nm, oo u dhiganta Fourier beddelka xadka garaaca ballaca 17fs. Iyadoo la tixgalinayo magdhowga kala firdhinta ee aan dhamaystirnayn iyo dhibka magdhowga wajiga aan tooska ahayn ee cod-weyneyaasha parametric, ballaca garaaca wadnaha ee la filayo waa 20 fs.
Laysarka XCELS waxa uu shaqaaleysiin doonaa laba 8-channel UFL-2M neodymium galaas muraayadda soo noqnoqda labanlaabmida (3 ee Jaantuska 1), kuwaas oo 13 kanaal loo isticmaali doono in lagu shubo Kobciyaha OPCPA iyo 12 final OPCPA. Saddexda kanaal ee soo hadhay waxa loo isticmaali doonaa sidii nanosecond kilojoule oo madax banaanilaha laysarkatijaabooyin kale. Xaddidaadda marinka burburka indhaha ee kiristaalo DKDP, xoojinta shucaaca garaaca garaaca wadnaha ayaa loo dejiyay 1.5 GW/cm2 kanaal kasta mudadana waa 3.5 ns.
Kanaal kasta oo ka mid ah laysarka XCELS wuxuu soo saaraa garaacyo leh awood 50 PW ah. Wadarta 12 kanaal ayaa bixiya wadarta awoodda wax soo saarka ee 600 PW. Qolka bartilmaameedka ugu weyn, xoojinta diiradda ugu badan ee kanaal kasta oo ku jira xaaladaha ugu habboon waa 0.44 × 1025 W/cm2, iyada oo loo maleynayo in walxaha diiradda F/1 loo isticmaalo diiradda. Haddii garaaca garaaca kanaalka kasta lagu sii cadaadiyo 2.6 fs iyadoo la adeegsanayo farsamada cadaadiska ka dib, awoodda garaaca garaaca ee u dhiganta ayaa la kordhin doonaa ilaa 230 PW, oo u dhiganta iftiinka iftiinka 2.0 × 1025 W / cm2.
Si loo gaaro iftiinka iftiinka weyn, soosaarka 600 PW, garaaca iftiinka ee kanaalka 12 ayaa diiradda lagu saari doonaa joomatari shucaaca dipole-ka rogaal celiska ah, sida lagu muujiyey Jaantuska 2. Marka marxaladda garaaca wadnaha ee kanaal kasta aan la xirin, xoojinta diiradda ayaa awood u leh. gaadho 9×1025 W/cm2. Haddii weji kasta oo garaaca garaaca la xidho oo la wada shaqeeyo, natiijadu waxay xoojin doontaa iftiinka isku xidhan ee 3.2×1026 W/cm2. Marka lagu daro qolka bartilmaameedka ugu weyn, mashruuca XCELS waxaa ku jira ilaa 10 shaybaar isticmaale, mid kastaa wuxuu helayaa hal ama in ka badan oo tijaabooyin ah. Iyadoo la adeegsanayo goobtan iftiinka aadka u xoogan, mashruuca XCELS wuxuu qorsheynayaa inuu sameeyo tijaabooyin afar qaybood ah: hababka korantada elektiroonigga ah ee qaybaha leysarka ee daran; Wax soo saarka iyo dardargelinta qaybaha; Jiilka shucaaca elektromagnetic-ka sare; Astrophysics shaybaarka, hababka cufnaanta tamarta sare iyo cilmi-baarista ogaanshaha.
FIG 2 Diirada saarista joomatari qolka bartilmaameedka ugu weyn. Si loo caddeeyo, muraayadda parabolic of beam 6 ayaa loo dejiyay inay noqoto mid hufan, iyo gelinta iyo alwaaxda wax soo saarka waxay muujinayaan kaliya laba kanaal 1 iyo 7
Jaantuska 3 waxa uu muujinayaa nashqadaynta goob kasta oo shaqaynaysa ee nidaamka laserka ee XCELS ee dhismaha tijaabada ah. Korontada, matoorada faakuumka, daaweynta biyaha, nadiifinta iyo qaboojiyaha ayaa ku yaal dhulka hoose. Bedka dhismuhu waa in ka badan 24,000 m2. Wadarta guud ee isticmaalka tamarta ayaa ah ilaa 7.5MW. Dhismaha tijaabada ah wuxuu ka kooban yahay qaab guud oo bannaan oo gudaha ah iyo qayb dibadda ah, oo mid walba lagu dhisay laba asaas oo go'ay. Faakuumka iyo nidaamyada kale ee gariirku waxay ku rakiban yihiin aasaaska go'doonsan gariirka, sidaa darteed baaxadda rabshadaha loo gudbiyo nidaamka laysarka iyada oo loo marayo aasaaska iyo taageerada ayaa la dhimay in ka yar 10-10 g2 / Hz inta jeer ee tirada soo noqnoqda 1-200 Hz Intaa waxaa dheer, shabakad calaamadaha tixraaca geodesic ayaa lagu rakibay hoolka laysarka si ay si nidaamsan ula socdaan qulqulka dhulka iyo qalabka.
Mashruuca XCELS wuxuu higsanayaa inuu abuuro xarun cilmi baaris cilmiyeed weyn oo ku saleysan leysarka awoodda ugu sarreysa ee aadka u sarreysa. Mid ka mid ah kanaalka nidaamka laser-ka ee XCELS ayaa laga yaabaa inuu bixiyo xoogga iftiinka xoogga saaraya dhowr jeer oo ka sarreeya 1024 W/cm2, kaas oo lagu dhaafi karo 1025 W/cm2 oo leh tignoolajiyada cadaadiska ka dambeeya. Iyada oo la adeegsanayo garaaca wadnaha dipole-ka ee kanaalka 12 ee nidaamka laysarka, xoojinta ku dhow 1026 W/cm2 ayaa la gaari karaa xitaa iyada oo aan cadaadis-ka-dambaysta iyo xiritaanka wajiga. Haddi isku xidhka wejiga u dhexeeya kanaalada uu xidhan yahay, xooga iftiinka ayaa dhawr jeer ka badan doona. Isticmaalka rikoodhada garaaca garaaca garaaca garaaca wadnaha iyo qaabaynta iftiinka kanaalka badan, xarunta mustaqbalka ee XCELS waxay awood u yeelan doontaa inay samayso tijaabooyin leh xoojinta aadka u sareysa, qaybinta iftiinka adag, iyo ogaanshaha isdhexgalka iyadoo la adeegsanayo laydhka laser-ka-badan iyo shucaaca sare. Tani waxay door gaar ah ka ciyaari doontaa goobta fiisigiska tijaabada ah ee goobta korantada ee aad u xoogan.
Waqtiga boostada: Mar-26-2024