તાજેતરમાં, રશિયન એકેડેમી Sci ફ સાયન્સિસના ઇન્સ્ટિટ્યૂટ App ફ એપ્લાઇડ ફિઝિક્સ, એક્સ્ટ્રીમ લાઇટ સ્ટડી (એક્સસીઇએલ), એક્સ્ટ્રીમ પર આધારિત મોટા વૈજ્ .ાનિક ઉપકરણો માટેનો સંશોધન કાર્યક્રમ રજૂ કર્યોઉચ્ચ વીજળીનો લેસરો. પ્રોજેક્ટમાં ખૂબ બાંધકામ શામેલ છેઉચ્ચ શક્તિનો લેસરમોટા છિદ્ર પોટેશિયમ ડાઇડ્યુટેરિયમ ફોસ્ફેટ (ડીકેડીપી, કેમિકલ ફોર્મ્યુલા કેડી 2 પીઓ 4) સ્ફટિકોમાં opt પ્ટિકલ પેરામેટ્રિક ચિરડ પલ્સ એમ્પ્લીફિકેશન ટેકનોલોજીના આધારે, 600 પીડબ્લ્યુ પીક પાવર કઠોળના અપેક્ષિત કુલ આઉટપુટ સાથે. આ કાર્ય, એક્સસીઇએલ પ્રોજેક્ટ અને તેની લેસર સિસ્ટમ્સ વિશે મહત્વપૂર્ણ વિગતો અને સંશોધન તારણો પ્રદાન કરે છે, જેમાં અતિ-મજબૂત પ્રકાશ ક્ષેત્રની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓથી સંબંધિત એપ્લિકેશનો અને સંભવિત અસરોનું વર્ણન છે.
એક્સસીઇએલ પ્રોગ્રામ 2011 માં પીક પાવર પ્રાપ્ત કરવાના પ્રારંભિક ધ્યેય સાથે સૂચવવામાં આવ્યો હતોવાટાઘાટ કરનાર200 પીડબ્લ્યુનું પલ્સ આઉટપુટ, જે હાલમાં 600 પીડબ્લ્યુમાં અપગ્રેડ થયેલ છે. તેઉપનામી પદ્ધતિત્રણ કી તકનીકીઓ પર આધાર રાખે છે:
(1) પરંપરાગત ચિર્પડ પલ્સ એમ્પ્લીફિકેશન (ચિરડ પલ્સ એમ્પ્લીફિકેશન, ઓપીસીપીએ) ને બદલે ઓપ્ટિકલ પેરામેટ્રિક ચિરડ પલ્સ એમ્પ્લીફિકેશન (ઓપીસીપીએ) તકનીકનો ઉપયોગ થાય છે. સીપીએ) ટેકનોલોજી;
(2) ડીકેડીપીને ગેઇન માધ્યમ તરીકે ઉપયોગ કરીને, અલ્ટ્રા વાઇડબેન્ડ તબક્કો મેચિંગ 910 એનએમ તરંગલંબાઇની નજીક અનુભવાય છે;
()) હજારો જ્યુલ્સની પલ્સ energy ર્જા સાથેનો મોટો છિદ્ર નિયોડીમિયમ ગ્લાસ લેસરનો ઉપયોગ પેરામેટ્રિક એમ્પ્લીફાયરને પમ્પ કરવા માટે થાય છે.
અલ્ટ્રા-વાઇડબેન્ડ તબક્કો મેચિંગ ઘણા સ્ફટિકોમાં વ્યાપકપણે જોવા મળે છે અને તેનો ઉપયોગ ઓપીસીપીએ ફેમ્ટોસેકન્ડ લેસરોમાં થાય છે. ડીકેડીપી ક્રિસ્ટલ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે કારણ કે તે એકમાત્ર સામગ્રી છે જે વ્યવહારમાં જોવા મળે છે જે છિદ્રના દસ સેન્ટિમીટરમાં ઉગાડવામાં આવે છે અને તે જ સમયે મલ્ટિ-પીડબ્લ્યુ પાવરના વિસ્તરણને ટેકો આપવા માટે સ્વીકાર્ય ઓપ્ટિકલ ગુણો છેક lંગરો. એવું જોવા મળે છે કે જ્યારે ડીકેડીપી ક્રિસ્ટલ એનડી ગ્લાસ લેસરની ડબલ ફ્રીક્વન્સી લાઇટ દ્વારા પમ્પ કરવામાં આવે છે, જો એમ્પ્લીફાઇડ પલ્સની વાહક તરંગલંબાઇ 910 એનએમ હોય, તો તરંગ વેક્ટર મેળ ખાતી ટેલર વિસ્તરણની પ્રથમ ત્રણ શરતો 0 છે.
આકૃતિ 1 એ XCELS લેસર સિસ્ટમનો યોજનાકીય લેઆઉટ છે. આગળના અંતથી 910 એનએમ (આકૃતિ 1 માં 1.3) અને 1054 એનએમ નેનોસેકન્ડ કઠોળની ઓપીસીપીએ પમ્પ લેસર (આકૃતિ 1 માં 1.1 અને 1.2) ની સેન્ટ્રલ તરંગલંબાઇ (આકૃતિ 1 માં 1.3) સાથે ચિરપ્ડ ફેમ્ટોસેકન્ડ કઠોળ પેદા થયો. આગળનો અંત પણ આ કઠોળનું સુમેળ તેમજ જરૂરી energy ર્જા અને અવકાશી પરિમાણોની ખાતરી આપે છે. ઉચ્ચ પુનરાવર્તન દર (1 હર્ટ્ઝ) પર કાર્યરત મધ્યવર્તી ઓપીસીપીએ ચિરડ પલ્સને દસ જોઉલ્સ (આકૃતિ 1 માં 2) સુધી વિસ્તૃત કરે છે. પલ્સને બૂસ્ટર ઓપીસીપીએ દ્વારા એક જ કિલોજૌલ બીમમાં વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે અને 12 સમાન પેટા-બીમ (આકૃતિ 1 માં 4) માં વહેંચવામાં આવે છે. અંતિમ 12 ઓપીસીપીએમાં, 12 ચીપ્ડ પ્રકાશ કઠોળમાંથી દરેકને કિલોજૌલ સ્તર (આકૃતિ 1 માં 5) પર વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે અને પછી 12 કમ્પ્રેશન ગ્રેટિંગ્સ (આકૃતિ 1 માં 6 ના જીસી) દ્વારા સંકુચિત કરવામાં આવે છે. એકોસ્ટો- opt પ્ટિક પ્રોગ્રામેબલ વિખેરી ફિલ્ટરનો ઉપયોગ આગળના છેડે જૂથ વેગના વિખેરી અને ઉચ્ચ ક્રમમાં ફેલાવવા માટે ચોક્કસપણે કરવામાં આવે છે, જેથી સૌથી નાની શક્ય પલ્સ પહોળાઈ પ્રાપ્ત થાય. પલ્સ સ્પેક્ટ્રમમાં લગભગ 12 મા ક્રમમાં સુપરગ us સનો આકાર હોય છે, અને મહત્તમ મૂલ્યના 1% પર સ્પેક્ટ્રલ બેન્ડવિડ્થ 150 એનએમ છે, જે ફ્યુરિયર ટ્રાન્સફોર્મ લિમિટ પલ્સ પહોળાઈને 17 એફએસની અનુરૂપ છે. અપૂર્ણ વિખેરી વળતર અને પેરામેટ્રિક એમ્પ્લીફાયર્સમાં નોનલાઇનર તબક્કાના વળતરની મુશ્કેલીને ધ્યાનમાં લેતા, અપેક્ષિત પલ્સ પહોળાઈ 20 એફએસ છે.
એક્સસેલ્સ લેસર બે 8-ચેનલ યુએફએલ -2 એમ નિયોડીમિયમ ગ્લાસ લેસર ફ્રીક્વન્સી બમણી મોડ્યુલો (આકૃતિ 1 માં 3) રોજગારી આપશે, જેમાંથી 13 ચેનલોનો ઉપયોગ બૂસ્ટર ઓપીસીપીએ અને 12 અંતિમ ઓપીસીપીએને પમ્પ કરવા માટે કરવામાં આવશે. બાકીની ત્રણ ચેનલોનો ઉપયોગ સ્વતંત્ર નેનોસેકન્ડ કિલોજોઉલ તરીકે કરવામાં આવશેલેસર સ્ત્રોતોઅન્ય પ્રયોગો માટે. ડીકેડીપી ક્રિસ્ટલ્સના ical પ્ટિકલ બ્રેકડાઉન થ્રેશોલ્ડ દ્વારા મર્યાદિત, પમ્પડ પલ્સની ઇરેડિયેશનની તીવ્રતા દરેક ચેનલ માટે 1.5 જીડબ્લ્યુ/સીએમ 2 પર સેટ કરેલી છે અને અવધિ 3.5 એનએસ છે.
એક્સસેલ્સ લેસરની દરેક ચેનલ 50 પીડબ્લ્યુની શક્તિ સાથે કઠોળ ઉત્પન્ન કરે છે. કુલ 12 ચેનલો 600 પીડબ્લ્યુની કુલ આઉટપુટ પાવર પ્રદાન કરે છે. મુખ્ય લક્ષ્ય ચેમ્બરમાં, આદર્શ પરિસ્થિતિઓમાં દરેક ચેનલની મહત્તમ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાની તીવ્રતા 0.44 × 1025 ડબલ્યુ/સે.મી. છે, એમ ધારીને કે એફ/1 ફોકસિંગ તત્વો ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવા માટે વપરાય છે. જો દરેક ચેનલની પલ્સને પોસ્ટ-કમ્પ્રેશન તકનીક દ્વારા 2.6 એફએસમાં વધુ સંકુચિત કરવામાં આવે છે, તો અનુરૂપ આઉટપુટ પલ્સ પાવર 2.0 × 1025 ડબલ્યુ/સે.મી.ની પ્રકાશ તીવ્રતાને અનુરૂપ, 230 પીડબ્લ્યુ કરવામાં આવશે.
વધુ પ્રકાશની તીવ્રતા પ્રાપ્ત કરવા માટે, 600 પીડબ્લ્યુ આઉટપુટ પર, 12 ચેનલોમાં પ્રકાશ કઠોળ, આકૃતિ 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, verse ંધી દ્વિધ્રુવી રેડિયેશનની ભૂમિતિમાં કેન્દ્રિત કરવામાં આવશે. જ્યારે દરેક ચેનલમાં પલ્સ તબક્કો લ locked ક નથી, ત્યારે ધ્યાન કેન્દ્રિત તીવ્રતા 9 × 1025 ડબલ્યુ/સેમી 2 સુધી પહોંચી શકે છે. જો દરેક પલ્સનો તબક્કો લ locked ક અને સિંક્રનાઇઝ કરવામાં આવે છે, તો સુસંગત પરિણામની પ્રકાશની તીવ્રતા 3.2 × 1026 ડબલ્યુ/સે.મી. કરવામાં આવશે. મુખ્ય લક્ષ્ય ખંડ ઉપરાંત, એક્સસીઇએલ પ્રોજેક્ટમાં 10 જેટલા વપરાશકર્તા પ્રયોગશાળાઓ શામેલ છે, દરેક પ્રયોગો માટે એક અથવા વધુ બીમ પ્રાપ્ત કરે છે. આ અત્યંત મજબૂત પ્રકાશ ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરીને, એક્સસીઇએલ પ્રોજેક્ટ ચાર કેટેગરીમાં પ્રયોગો કરવાની યોજના ધરાવે છે: તીવ્ર લેસર ક્ષેત્રોમાં ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ પ્રક્રિયાઓ; કણોનું ઉત્પાદન અને પ્રવેગક; ગૌણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કિરણોત્સર્ગની પે generation ી; પ્રયોગશાળા એસ્ટ્રોફિઝિક્સ, ઉચ્ચ energy ર્જા ઘનતા પ્રક્રિયાઓ અને ડાયગ્નોસ્ટિક સંશોધન.
ફિગ. 2 મુખ્ય લક્ષ્ય ચેમ્બરમાં ભૂમિતિ કેન્દ્રિત. સ્પષ્ટતા માટે, બીમ 6 નો પેરાબોલિક મિરર પારદર્શક છે, અને ઇનપુટ અને આઉટપુટ બીમ ફક્ત બે ચેનલો 1 અને 7 બતાવે છે
આકૃતિ 3 પ્રાયોગિક બિલ્ડિંગમાં એક્સસીલ્સ લેસર સિસ્ટમના દરેક કાર્યાત્મક ક્ષેત્રના અવકાશી લેઆઉટને બતાવે છે. વીજળી, વેક્યુમ પમ્પ, પાણીની સારવાર, શુદ્ધિકરણ અને એર કન્ડીશનીંગ ભોંયરામાં સ્થિત છે. કુલ બાંધકામ ક્ષેત્ર 24,000 એમ 2 કરતા વધુ છે. કુલ વીજ વપરાશ લગભગ 7.5 મેગાવોટ છે. પ્રાયોગિક બિલ્ડિંગમાં આંતરિક હોલો એકંદર ફ્રેમ અને બાહ્ય વિભાગનો સમાવેશ થાય છે, જે દરેક બે ડિકોપ્ડ ફાઉન્ડેશનો પર બાંધવામાં આવે છે. શૂન્યાવકાશ અને અન્ય કંપન-પ્રેરક સિસ્ટમ્સ કંપન-આઇસોલેટેડ ફાઉન્ડેશન પર સ્થાપિત કરવામાં આવે છે, જેથી ફાઉન્ડેશન અને સપોર્ટ દ્વારા લેસર સિસ્ટમમાં સંક્રમિત થતી ખલેલનું કંપનવિસ્તાર 1-200 હર્ટ્ઝની આવર્તન શ્રેણીમાં 10-10 જી 2/હર્ટ્ઝથી ઓછું થઈ જાય. આ ઉપરાંત, જમીન અને સાધનોના પ્રવાહને વ્યવસ્થિત રીતે નિરીક્ષણ કરવા માટે લેસર હોલમાં જીઓડ્સિક સંદર્ભ માર્કર્સનું નેટવર્ક ગોઠવવામાં આવ્યું છે.
એક્સસેલ્સ પ્રોજેક્ટનો હેતુ અત્યંત ઉચ્ચ પીક પાવર લેસરોના આધારે એક મોટી વૈજ્ .ાનિક સંશોધન સુવિધા બનાવવાનું છે. એક્સસીલ્સ લેસર સિસ્ટમની એક ચેનલ 1024 ડબલ્યુ/સેમી 2 કરતા ઘણી ગણી વધારે ધ્યાન કેન્દ્રિત પ્રકાશની તીવ્રતા પ્રદાન કરી શકે છે, જે પોસ્ટ-કમ્પ્રેશન તકનીક સાથે 1025 ડબલ્યુ/સે.મી. 2 દ્વારા ઓળંગી શકાય છે. લેસર સિસ્ટમની 12 ચેનલોમાંથી દ્વિધ્રુવી-કેન્દ્રિત કઠોળ દ્વારા, 1026 ડબલ્યુ/સે.મી. 2 ની નજીકની તીવ્રતા પછીના કોમ્પ્રેસન અને તબક્કાના લોકીંગ વિના પણ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. જો ચેનલો વચ્ચેનો તબક્કો સુમેળ લ locked ક છે, તો પ્રકાશની તીવ્રતા ઘણી ગણી વધારે હશે. આ રેકોર્ડ-બ્રેકિંગ પલ્સની તીવ્રતા અને મલ્ટિ-ચેનલ બીમ લેઆઉટનો ઉપયોગ કરીને, ભાવિ એક્સસીઇએલ સુવિધા અત્યંત ઉચ્ચ તીવ્રતા, જટિલ પ્રકાશ ક્ષેત્રના વિતરણો અને મલ્ટિ-ચેનલ લેસર બીમ અને ગૌણ રેડિયેશનનો ઉપયોગ કરીને ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું નિદાન કરી શકશે. આ સુપર-સ્ટ્રોંગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના પ્રાયોગિક ભૌતિકશાસ્ત્રના ક્ષેત્રમાં અનન્ય ભૂમિકા ભજવશે.
પોસ્ટ સમય: માર્ચ -26-2024