Техасский петаваттный лазер

Теха́сский петава́ттный ла́зер (англ. Texas Petawatt Laser) — проект сверхмощной лазерной установки в Техасском университете в Остине, рассчитанной на получение лазерных импульсов мощностью до 1,3 ПВт. В 2008 году было получено излучение мощностью 1,1 ПВт[1], что являлось на начало 2011 года рекордным значением для действующих установок[2]. Большей мощности до этого достигал только лазер Nova в Ливерморской национальной лаборатории, но он был закрыт в 1999 году[3].

Схема лазера

Предполагается, что лазерная система будет содержать два синхронизированных между собой канала: петаваттный (длительность импульса 150 фс, энергия в импульсе — 200 Дж) на длине волны 1057 нм и длинноимпульсный (длительность импульса 10 нс, энергия — 500 Дж) на длине волны 527 нм[4].

Петаваттная линия построена на гибридной схеме с использованием технологии усиления чирпированных импульсов. Вначале идут два каскада оптического параметрического усиления в кристаллах BBO. На их выходе энергия импульса составляет 40 мДж. Затем идёт каскад оптического параметрического усиления в кристаллах KDP, на выходе которого энергия импульса уже 1 Дж. Оконечный каскад выполнен на комбинированном, фосфатном и силикатном, стекле, доппированном неодимом. Использование комбинированного стекла позволяет сохранить относительно короткую длительность импульса по сравнению с чисто неодимовыми системами. На его выходе ожидается получение импульса с энергией 270 Дж. После сжатия в компрессоре энергия должна упасть до 200 Дж, а длительность — уменьшиться до 150 фс[5].

Применение

Планируется, что на установке будут организованы три мишенных камеры: одна для длинноимпульсного канала, другая — для петаваттного, и третья — для экспериментов с излучением обоих каналов. Среди задач, которые планируется исследовать в рамках проекта, называются нагрев твердотельной плазмы, транспорт горячих электронов в нагретой плазме, лазерная генерация нейтронов, лазерное ускорение электронов, фундаментальная физика в сверхсильных полях и другие[4].

С использованием Техасского петаваттного лазера был получен пучок электронов, ускоренных до энергии около 2 ГэВ. На момент публикации результата в июне 2013 года это был мировой рекорд[6].

Примечания
  1. Gaul, E. et al. Demonstration of a 1.1 petawatt laser based on a hybrid optical parametric chirped pulse amplification/mixed Nd:glass amplifier (англ.) // Appl. Opt.. — 2010. — Vol. 49. — P. 1676–1681. — doi:10.1364/AO.49.001676.
  2. Эксаваттный лазер взломает секреты природы за фемтосекунду (рус.), Membrana (28 января 2010). Архивировано 29 июня 2010 года. Дата обращения 5 января 2011.
  3. А. В. Коржиманов, А. А. Гоносков, Е. А. Хазанов, А. М. Сергеев. Горизонты петаваттных лазерных комплексов // УФН. — 2011. — Т. 181. — С. 9—32.
  4. Laser concept // Texas petawatt project
  5. Optical design // Texas petawatt project
  6. Xiaoming Wang et al. Quasi-monoenergetic laser-plasma acceleration of electrons to 2 GeV (англ.) // Nature Communications. — 2013. — Vol. 4. — P. 1988.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.