Strathclyde Üniversitesi'nde araştırılan araştırmalarda dünyanın en yüksek kazançlı yüksek güçlü lazer amplifikatörü – büyüklük sırası ile – geliştirildi.
Araştırmacılar plazmayı, pikojoule düzeyinde enerjinin 100 milijöre kadar kısa lazer darbelerini yükseltmek için kullanmanın fizibilitesini gösterdi; bu kazanç, sekizden fazla büyütme veya büyütme -ya benzetilebilir Yapışkan sesi bir jumbo jetine yükseltiyor – sadece iki mm plazmada
Bilim ve Teknoloji Tesisleri Kurulunun Merkezi Lazer Tesisinde (CLF) güçlü Vulcan lazer sisteminden 150 J darbesi kullandılar. CLF'deki iki öncü deney boyunca, bilim adamları iki farklı renk lazerinin bir plazmada enerji alış verişinde bulunabilmesi için Vulcan lazerini uyarlamak için CLF personeli ile yakın çalıştılar. 180 cm-1 ölçülen kazanç katsayısı, katı hal ortamına dayanan mevcut yüksek güçlü lazer sistemi yükselteçlerinden elde edilenden 100 kat daha fazladır.
Sonuçlar, plazmada Raman amplifikasyonuna dayanan ultra-yüksek kazanımlı ve etkili bir yükseltici başlıklı bir makalede Bilimsel Raporlar dergisinde yayınlanmıştır.
Strathclyde'nin Fizik Bölümü'nden Profesör Dino Jaroszynski, araştırmaya öncülük etti. "Plazmada Raman amplifikasyonu, Nobel Physics ödüllü CV Raman'ın fikirlerini plazma, optik ve lazer fiziği ile birleştiren büyüleyici bir kavramdır.
Burada, nispeten uzun, yüksek enerjili bir lazer darbesi, plazmada kısa, çok düşük enerji darbesiyle çarpışır. Çarpıştıkları noktada çarpışan iki su dalgası gibi bir atım dalgası üretirler. Dövme deseninin hafif basıncı, plazma elektronlarını atım dalgasını taklit eden düzenli bir desen veya kademeye yönlendirir. Bu çok katmanlı kademe yüksek enerjili darbenin enerjisini düşük enerjili darbeye sığdıran, böylece düşük enerji darbesini artıran ve enerjisini çok kısa bir sürede sıkıştıran, çok yüksek bir yansıma, zamanla değişen ayna görevi görür. Işık darbesi
"Sonuçlarımız plazma ortamının çok yüksek bir kazanç yükseltici ortamı olarak esnekliğini sergiledikleri için çok önemli: Ayrıca, amplifikatörün verimliliğinin oldukça büyük, en az% 10 olabileceğini, eşi benzeri görülmemiş ve Daha da artırılabilir.Ancak aynı zamanda tek aşamalı yüksek kazançlı, yüksek verimlilikli amplifikatör modülünü elde etmek için neyin anlaşılması ve kontrol edilmesi gerektiğini göstermektedir.
Hâlâ karşılaştığımız güçlüklerden birine örnek olarak rasgele plazma dalgalanmaları ile üretilen 'gürültünün' yükseltilmesiyle nasıl başa çıkılacağı, son derece yüksek kazançla daha da arttığı görülüyor ve bu, enerjinin gitmesi için istenmeyen kanallara neden oluyor. Mükemmel ilerleme kaydetmekte ve sonraki deneysel kampanyalarımızda bu sorunları çözmek için mükemmel bir konumda olduğumuza inanıyoruz. "
CLF'de çalışan araştırma ekibine öncülük eden Dr Gregory Vieux, "Plazma, çalışmak için çok cazip bir araçtır. Zaten tam olarak parçalanmış bir araç olduğu için herhangi bir hasar eşiği yoktur, bu yüzden onu kullanabiliriz Germe ve tekrar sıkıştırmaya gerek kalmadan kısa lazer darbelerini yükseltmek için bir diğer avantajı da teorik olarak amplifikasyon sırasında daha fazla sıkıştırmanın mümkün olmasıdır.Bu, ultra yoğun ve ultra-yüksek frekanslı lazer sistemlerini üreten yeni nesil lazer sistemlerinin gelişmesine yol açabilir, Kısa darbeler ve var olan lazerlerin maliyetinin bir kısmında.
"Hâlâ daha henüz yokuz, plan Raman istikrarsızlığının kontrolüne dayanıyor, küçük bir plazma dalgalanmasından gelişip büyüyebilecek kadar büyük bir büyüme faktörüne sahip."
Lazer yükselticiler, ışığı güçlendiren cihazlardır. Bizim bildiklerimizde, bu, çok yüksek güç elde etmek için gerekli bir adım olan tutarlı hale getirmek için atomların veya katı haldeki elektronlardan gelen ışık emisyonunun senkronize edilmesiyle yapılır. Bununla birlikte, teknolojinin sınırında bulunan çok yüksek güçlü lazerler, optik bileşenleri ve yükseltme ortamları hasarıyla sınırlıdır. Bu onları çok büyük ve çok pahalı yapar.
Evrenin her yerde bulunan ortamı olan plazma, bu kısıtlamanın etrafında bir yol izlemektedir; çünkü bu, hasara karşı çok dayanıklı ve dirençlidir – plazma, daha önce en küçük oluşum elementlerine (elektronlar ve iyonlar) ayrılmış madde olarak görülebilir. Plazandaki dalgaları harekete geçirerek muhtemelen exawattlara ulaşmak için petawatt aralığını aşarak mümkün olanlardan çok daha yüksek zirve güçlerine bir rota sağlarken lazer amplifikatörlerinin boyutunu önemli ölçüde azaltabiliriz. Çok değerli bir hedeftir, çünkü çok yoğun lazer atımları, parçacık hızlandırması, nükleer füzyonu çalıştırmaya yardım etme veya hatta vakumdan parçacıklar çıkarma ve yıldızların içindeki koşulların veya evrenin laboratuardaki ilkel şartlarının yeniden oluşturulmasına yardımcı olma gibi temel araştırmalar için kullanılabilir.
Dünyadaki en yüksek güç lazerleri, Avrupa Aşırı Işık Altyapısı (ELI) projesinin parçası olan üç araştırma merkezinde kullanıma açılacaktır. Bu 850 milyon € 'lık proje hafif madde etkileşimlerinin en yoğun ve en kısa zaman dilimlerinde incelenmesine ayrılmıştır. ELI'deki lazer gücü, dünyanın herhangi bir zaman emdiği 1016 Watt veya toplam güneş enerjisinin% 5'i olacaktır. Bu lazerler, örneğin, yüksek alan fiziği konusundaki anlayışımızı dönüştüren ve kanser tedavisi için yeni radyoterapi yöntemlerine neden olabilecek yeni bilim ve teknolojiye yol açacaktır. Plazmanın sunabileceği lazer teknolojisinin maliyetini azaltmaya ihtiyaç vardır. Plazma, exawatt güçlerine erişmek için daha yüksek güçlere ELI'de mevcut olanların ötesine geçmek için bir yol olabilir.
Keşfetmek için:
Yeni nesil yüksek güçlü lazerler geliştiren araştırmacılar
Daha fazla bilgi:
G. Vieux ve ark., Scientific Reports (2017), plazmada Raman amplifikasyonuna dayanan ultra yüksek kazançlı ve verimli bir yükseltici. DOI: 10.1038 / s41598-017-01783-4
Kaynak