මෑතකදී, රුසියානු විද්‍යා ඇකඩමියේ ව්‍යවහාරික භෞතික විද්‍යා ආයතනය විසින් අතිශය ආලෝක අධ්‍යයනය සඳහා වූ eXawatt මධ්‍යස්ථානය (XCELS) හඳුන්වා දෙන ලදී.අධි බල ලේසර්. ව්යාපෘතියට ඉතා ඉදිකිරීම ඇතුළත් වේඅධි බල ලේසර්විශාල විවරයක් සහිත පොටෑසියම් ඩියුටීරියම් පොස්පේට් (DKDP, රසායනික සූත්‍රය KD2PO4) ස්ඵටිකවල දෘශ්‍ය පරාමිතික චිර්ප් ස්පන්ද විස්තාරණ තාක්ෂණය මත පදනම්ව, PW උපරිම බල ස්පන්දන 600 ක අපේක්ෂිත සම්පූර්ණ නිමැවුමක් සහිතව. මෙම කාර්යය XCELS ව්‍යාපෘතිය සහ එහි ලේසර් පද්ධති පිළිබඳ වැදගත් තොරතුරු සහ පර්යේෂණ සොයාගැනීම් සපයයි, අතිශය ප්‍රබල ආලෝක ක්ෂේත්‍ර අන්තර්ක්‍රියාවලට අදාළ යෙදුම් සහ විභව බලපෑම් විස්තර කරයි.
XCELS වැඩසටහන 2011 දී යෝජනා කරන ලද්දේ උපරිම බලයක් ලබා ගැනීමේ මූලික අරමුණ ඇතිවයලේසර්PW 200 ක ස්පන්දන නිමැවුම, දැනට PW 600 දක්වා වැඩි දියුණු කර ඇත. එහිලේසර් පද්ධතියප්රධාන තාක්ෂණයන් තුනක් මත රඳා පවතී:
(1) සම්ප්‍රදායික Chirped Pulse Amplification (Chirped Pulse Amplification, OPCPA) වෙනුවට Optical Parametric Chirped Pulse Amplification (OPCPA) තාක්ෂණය භාවිතා වේ. CPA) තාක්ෂණය;
(2) DKDP ප්‍රතිලාභ මාධ්‍යය ලෙස භාවිතා කරමින්, 910 nm තරංග ආයාමයට ආසන්නව අල්ට්‍රා වයිඩ්බෑන්ඩ් අදියර ගැලපීම සාක්ෂාත් කරගනු ලැබේ;
(3) පරාමිතික ඇම්ප්ලිෆයර් පොම්ප කිරීම සඳහා ජූල් දහස් ගණනක ස්පන්දන ශක්තියක් සහිත විශාල විවරය නියෝඩියමියම් වීදුරු ලේසර් භාවිතා කරයි.
Ultra-wideband අදියර ගැලපීම බොහෝ ස්ඵටික වල බහුලව දක්නට ලැබෙන අතර OPCPA femtosecond ලේසර් වල භාවිතා වේ. DKDP ස්ඵටික භාවිතා කරනු ලබන්නේ ඒවා ප්‍රායෝගිකව සොයා ගන්නා ලද එකම ද්‍රව්‍යය වන අතර එය සෙන්ටිමීටර දස විවරය දක්වා වර්ධනය කළ හැකි අතර ඒ සමඟම බහු-PW බලය විස්තාරණය කිරීමට සහාය වීම සඳහා පිළිගත හැකි දෘශ්‍ය ගුණාංග ඇත.ලේසර්. ND වීදුරු ලේසර් ද්විත්ව සංඛ්‍යාත ආලෝකය මගින් DKDP ස්ඵටිකය පොම්ප කරන විට, විස්තාරණය කරන ලද ස්පන්දනයේ වාහක තරංග ආයාමය 910 nm නම්, තරංග දෛශික නොගැලපීමෙහි ටේලර් ප්‍රසාරණයේ පළමු පද තුන 0 වන බව සොයාගෙන ඇත.
රූප සටහන 1 යනු XCELS ලේසර් පද්ධතියේ ක්‍රමානුකුල පිරිසැලසුමකි. ඉදිරිපස අන්තය 910 nm (රූපය 1 හි 1.3) මධ්‍යම තරංග ආයාමයක් සහිත chirped femtosecond ස්පන්දන සහ OPCPA පොම්ප කරන ලද ලේසර් වෙත එන්නත් කරන ලද 1054 nm නැනෝ තත්පර ස්පන්දන (රූපය 1 හි 1.1 සහ 1.2) ජනනය කරන ලදී. ඉදිරිපස කෙළවර මෙම ස්පන්දනවල සමමුහුර්තකරණය මෙන්ම අවශ්ය ශක්තිය සහ අවකාශීය පරාමිතීන් ද සහතික කරයි. ඉහළ පුනරාවර්තන අනුපාතයකින් (1 Hz) ක්‍රියාත්මක වන අතරමැදි OPCPA එකක් ජූල් දස ගණනකට (රූපය 1 හි 2) චිර්ප් ස්පන්දනය වැඩි කරයි. බූස්ටරය OPCPA මඟින් ස්පන්දනය තවදුරටත් විස්තාරණය කර තනි කිලෝජූල් කදම්භයක් බවට පත් කර සමාන උප-කදම්භ 12 කට බෙදා ඇත (රූපය 1 හි 4). අවසාන 12 OPCPA හි, චිර්ප් ලයිට් ස්පන්දන 12 න් එක් එක් කිලෝජූල් මට්ටමට (රූපය 1 හි 5) විස්තාරණය කර පසුව සම්පීඩන ග්‍රේටින් 12 කින් සම්පීඩිත වේ (රූපය 1 හි GC 6). හැකි කුඩාම ස්පන්දන පළල ලබා ගැනීම සඳහා කණ්ඩායම් ප්‍රවේග විසුරුම සහ ඉහළ අනුපිළිවෙලෙහි විසුරුම නිශ්චිතව පාලනය කිරීම සඳහා ධ්වනි දෘෂ්‍ය වැඩසටහන්ගත කළ හැකි විසරණ පෙරහන ඉදිරිපස කෙළවරේ භාවිතා වේ. ස්පන්දන වර්ණාවලියට ආසන්න වශයෙන් 12 වන අනුපිළිවෙලෙහි සුපර්ගවුස් හැඩයක් ඇති අතර, උපරිම අගයෙන් 1% හි වර්ණාවලි කලාප පළල 150 nm වේ, ෆූරියර් පරිවර්තන සීමාව ස්පන්දන පළල 17 fs ට අනුරූප වේ. අසම්පූර්ණ විසරණ වන්දි සහ පරාමිතික ඇම්ප්ලිෆයර්වල රේඛීය නොවන අදියර වන්දි ගෙවීමේ දුෂ්කරතාවය සැලකිල්ලට ගනිමින්, අපේක්ෂිත ස්පන්දන පළල 20 fs වේ.
XCELS ලේසර් 8-නාලිකා UFL-2M neodymium වීදුරු ලේසර් සංඛ්‍යාත දෙගුණ කිරීමේ මොඩියුල දෙකක් (රූපය 1 හි 3) භාවිතා කරනු ඇත, එයින් 13 නාලිකා Booster OPCPA සහ අවසාන OPCPA 12 පොම්ප කිරීමට භාවිතා කරනු ඇත. ඉතිරි නාලිකා තුන ස්වාධීන නැනෝ තත්පර කිලෝජූල් ස්පන්දනය ලෙස භාවිතා කරනු ඇතලේසර් මූලාශ්රවෙනත් අත්හදා බැලීම් සඳහා. DKDP ස්ඵටිකවල දෘශ්‍ය බිඳවැටීමේ සීමාව මගින් සීමා කර ඇති අතර, පොම්ප කරන ලද ස්පන්දනයේ විකිරණ තීව්රතාවය එක් එක් නාලිකාව සඳහා 1.5 GW/cm2 ලෙස සකසා ඇති අතර කාලසීමාව 3.5 ns වේ.
XCELS ලේසර් සෑම නාලිකාවක්ම 50 PW බලයක් සහිත ස්පන්දන නිපදවයි. නාලිකා 12 ක් මුළු නිමැවුම් බලය 600 PW සපයයි. ප්‍රධාන ඉලක්ක කුටියේ, F/1 නාභිගත කිරීමේ මූලද්‍රව්‍ය නාභිගත කිරීම සඳහා භාවිතා කරන බව උපකල්පනය කරමින්, පරමාදර්ශී තත්ව යටතේ එක් එක් නාලිකාවේ උපරිම නාභිගත තීව්රතාවය 0.44×1025 W/cm2 වේ. එක් එක් නාලිකාවේ ස්පන්දනය පශ්චාත් සම්පීඩන තාක්‍ෂණයෙන් 2.6 fs දක්වා සම්පීඩනය කළහොත්, අනුරූප නිමැවුම් ස්පන්දන බලය 2.0×1025 W/cm2 ආලෝක තීව්‍රතාවයට අනුරූපව 230 PW දක්වා වැඩි වේ.
වැඩි ආලෝක තීව්‍රතාවයක් ලබා ගැනීම සඳහා, 600 PW ප්‍රතිදානයකදී, නාලිකා 12 හි ආලෝක ස්පන්දන රූපය 2 හි පෙන්වා ඇති පරිදි ප්‍රතිලෝම ද්විධ්‍රැව විකිරණ ජ්‍යාමිතිය තුළ නාභිගත වනු ඇත. 9×1025 W/cm2 ළඟා වේ. එක් එක් ස්පන්දන අදියර අගුලු දමා සමමුහුර්ත කර ඇත්නම්, සමෝධානික ප්‍රතිඵල ආලෝක තීව්රතාවය 3.2×1026 W/cm2 දක්වා වැඩි වේ. ප්‍රධාන ඉලක්ක කාමරයට අමතරව, XCELS ව්යාපෘතියට පරිශීලක රසායනාගාර 10ක් දක්වා ඇතුළත් වන අතර, ඒ සෑම එකක්ම අත්හදා බැලීම් සඳහා කදම්භ එකක් හෝ කිහිපයක් ලබා ගනී. මෙම අතිශය ප්‍රබල ආලෝක ක්ෂේත්‍රය භාවිතා කරමින්, XCELS ව්‍යාපෘතිය කාණ්ඩ හතරක් යටතේ අත්හදා බැලීම් සිදු කිරීමට සැලසුම් කරයි: තීව්‍ර ලේසර් ක්ෂේත්‍රවල ක්වොන්ටම් විද්යුත් ගතික ක්‍රියාවලි; අංශු නිෂ්පාදනය සහ ත්වරණය; ද්විතියික විද්යුත් චුම්භක විකිරණ උත්පාදනය; රසායනාගාර තාරකා භෞතික විද්යාව, අධි ශක්ති ඝනත්ව ක්රියාවලීන් සහ රෝග විනිශ්චය පර්යේෂණ.
රූපය. 2 ප්‍රධාන ඉලක්ක කුටියේ ජ්‍යාමිතිය නාභිගත කිරීම. පැහැදිලිකම සඳහා, කදම්භ 6 හි පරාවලයික දර්පණය පාරදෘශ්‍ය ලෙස සකසා ඇති අතර, ආදාන සහ ප්‍රතිදාන කදම්භ පෙන්වන්නේ 1 සහ 7 නාලිකා දෙකක් පමණි.
පර්යේෂණාත්මක ගොඩනැගිල්ලේ XCELS ලේසර් පද්ධතියේ එක් එක් ක්‍රියාකාරී ප්‍රදේශයන්හි අවකාශීය සැකැස්ම රූප සටහන 3 පෙන්වයි. විදුලිය, වැකුම් පොම්ප, ජල පිරිපහදු කිරීම, පිරිසිදු කිරීම සහ වායු සමීකරණ යටි තට්ටුවේ පිහිටා ඇත. සම්පූර්ණ ඉදිකිරීම් වර්ග ප්රමාණය 24,000 m2 ට වඩා වැඩි ය. මුළු විදුලි පරිභෝජනය මෙගාවොට් 7.5 ක් පමණ වේ. පර්යේෂණාත්මක ගොඩනැගිල්ල අභ්‍යන්තර හිස් සමස්ත රාමුවකින් සහ බාහිර කොටසකින් සමන්විත වන අතර, ඒ සෑම එකක්ම වෙන් කරන ලද අත්තිවාරම් දෙකක් මත ගොඩනගා ඇත. රික්තය සහ අනෙකුත් කම්පන-ප්‍රේරක පද්ධති කම්පන-හුදකලා පදනම මත ස්ථාපනය කර ඇති අතර එමඟින් අත්තිවාරම සහ ආධාරකය හරහා ලේසර් පද්ධතියට සම්ප්‍රේෂණය වන බාධාවේ විස්තාරය සංඛ්‍යාත පරාසය තුළ 10-10 g2/Hz ට වඩා අඩු වේ. 1-200 Hz. මීට අමතරව, භූමියේ සහ උපකරණවල ප්ලාවිතය ක්රමානුකූලව නිරීක්ෂණය කිරීම සඳහා ලේසර් ශාලාව තුළ භූගෝලීය විමර්ශන සලකුණු ජාලයක් පිහිටුවා ඇත.
XCELS ව්‍යාපෘතියේ අරමුණ වන්නේ අතිශය ඉහල උච්ච බල ලේසර් මත පදනම් වූ විශාල විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ පහසුකමක් නිර්මාණය කිරීමයි. XCELS ලේසර් පද්ධතියේ එක් නාලිකාවක් 1024 W/cm2 ට වඩා කිහිප ගුණයකින් වැඩි නාභිගත ආලෝක තීව්‍රතාවයක් සැපයිය හැකිය, එය පශ්චාත් සම්පීඩන තාක්ෂණය සමඟින් 1025 W/cm2 කින් තවදුරටත් ඉක්මවිය හැක. ලේසර් පද්ධතියේ නාලිකා 12 කින් ද්වි ධ්‍රැව නාභිගත ස්පන්දන මගින්, පශ්චාත් සම්පීඩනය සහ අදියර අගුලු දැමීමකින් තොරව වුවද 1026 W/cm2 ට ආසන්න තීව්‍රතාවයක් ලබා ගත හැකිය. නාලිකා අතර අදියර සමමුහුර්තකරණය අගුලු දමා තිබේ නම්, ආලෝකයේ තීව්රතාවය කිහිප ගුණයකින් වැඩි වනු ඇත. මෙම වාර්තාගත ස්පන්දන තීව්‍රතාවයන් සහ බහු-නාලිකා කදම්භ පිරිසැලසුම භාවිතා කරමින්, අනාගත XCELS පහසුකම අතිශය ඉහළ තීව්‍රතාවයකින්, සංකීර්ණ ආලෝක ක්ෂේත්‍ර බෙදාහැරීම් සමඟ අත්හදා බැලීම් සිදු කිරීමට සහ බහු-නාලිකා ලේසර් කිරණ සහ ද්විතියික විකිරණ භාවිතයෙන් අන්තර්ක්‍රියා හඳුනා ගැනීමට හැකි වනු ඇත. මෙය සුපිරි ප්‍රබල විද්යුත් චුම්භක ක්ෂේත්‍ර පර්යේෂණාත්මක භෞතික විද්‍යා ක්ෂේත්‍රයේ සුවිශේෂී කාර්යභාරයක් ඉටු කරනු ඇත.
පසු කාලය: මාර්තු-26-2024