Çarşamba, Nisan 17, 2024
Ana Sayfa arşiv Yeni Lazer Güçlendirmeyle 10 Petawatt Sınırı Kırılıyor

Yeni Lazer Güçlendirmeyle 10 Petawatt Sınırı Kırılıyor

Tutarlı bir şekilde döşenen titanyum: safir lazer amplifikasyonu. 
Tutarlı bir şekilde döşenen titanyum: safir lazer amplifikasyonu. 

Kiremitli titanyum: safir lazer amplifikasyonu, güçlü alan lazer fiziği için ultra yoğun ultra kısa lazerlerin deneysel kapasitesini geliştirmeyi vaat ediyor.

Ultra yoğun ultra kısa lazerler, temel fizik, ulusal güvenlik, endüstriyel hizmet ve sağlık hizmetlerini kapsayan geniş bir uygulama alanına sahiptir. Temel fizikte bu tür lazerler, güçlü alan lazer fiziğini araştırmak için, özellikle de lazerle çalışan radyasyon kaynakları, lazer parçacık hızlandırması, vakum kuantum elektrodinamiği vb. için güçlü bir araç haline geldi.

Lazer Gücü ve Teknolojisinin Gelişimi

1996’da 1 petawatt’lık “Nova”dan 2017’de 10 petawatt’lık “Şangay Süper Yoğun Ultra Hızlı Lazer Tesisi”ne (SULF) ve 2019’da 10 petawatt’lık “Ekstrem Hafif Altyapı – Nükleer Fizik”e kadar en yüksek lazer gücünde çarpıcı bir artış ( ELI-NP), geniş açıklıklı lazerler için kazanç ortamındaki değişimden kaynaklanmaktadır (“neodim katkılı cam”dan “titanyum: safir kristal”e). Bu değişim, yüksek enerjili lazerlerin atım süresini yaklaşık 500 femtosaniyeden (fs) yaklaşık 25 fs’ye düşürdü.

Lazer Teknolojisindeki Sınırlamalar ve Yenilikler

Ancak titanyum:safir ultra yoğun ultra kısa lazerler için üst limit 10 petawatt gibi görünüyor. Şu anda, 10 petawatt’tan 100 petawatt’a kadar geliştirme planlaması için, araştırmacılar genellikle titanyum:safir cıvıl cıvıl darbe amplifikasyon teknolojisini terk ediyor ve döteryumlanmış potasyum dihidrojen fosfat doğrusal olmayan kristallere dayanan optik parametrik cıvıl cıvıl nabız amplifikasyon teknolojisine dönüyor.

Düşük pompadan sinyale dönüşüm verimliliği ve zayıf uzaysal-spektral enerji kararlılığı nedeniyle bu teknoloji, gelecekteki 10-100 petawatt’lık lazerlerin gerçekleştirilmesi ve uygulanması için büyük bir zorluk oluşturacaktır.

Öte yandan, Çin ve Avrupa’da iki adet 10 petawatt’lık lazeri başarıyla gerçekleştiren olgun bir teknoloji olan titanyum:safir cıvıltılı darbe amplifikasyon teknolojisi, ultra yoğun ultra kısa lazerlerin bir sonraki aşamadaki gelişimi için hala büyük bir potansiyele sahiptir.

Titanyumun Zorlukları: Safir Kristaller

Titanyum: safir kristal, enerji seviyesi tipi geniş bantlı bir lazer kazanç ortamıdır. Pompa darbesi, enerji depolamayı tamamlayan üst ve alt enerji seviyeleri arasında bir popülasyon dönüşümü oluşturmak için emilir.

Sinyal darbesi titanyum:safir kristalden birkaç kez geçtiğinde, depolanan enerji lazer sinyal amplifikasyonu için çıkarılır. Bununla birlikte, enine parazitik lazerlemede, kristal çapı boyunca güçlendirilmiş bir spontan emisyon gürültüsü, depolanan enerjiyi tüketir ve sinyal lazer amplifikasyonunu azaltır.

Şu anda titanyum: safir kristallerin maksimum açıklığı yalnızca 10 petawatt’lık lazerleri destekleyebilir. Daha büyük titanyum:safir kristallerle bile lazer amplifikasyonu hala mümkün değildir çünkü güçlü enine parazitik lazer, titanyum:safir kristallerin boyutu arttıkça katlanarak artar.

Yenilikçi Çözümler ve Gelecek Potansiyeli

Bu zorluğa yanıt olarak araştırmacılar, birden fazla titanyum:safir kristalinin tutarlı bir şekilde bir araya getirilmesini içeren yenilikçi bir yaklaşım benimsedi. 23 Aralık 2023’te bildirildiği üzere, Gelişmiş Fotonik NexusBu yöntem, titanyum:safir ultra-yoğun ultra kısa lazerlerdeki mevcut 10 petawatt sınırını aşar, tüm döşemeli titanyum:safir kristalin açıklık çapını etkili bir şekilde arttırır ve ayrıca her döşeme kristali içindeki enine parazit lazerini keser.

Şangay Optik ve İnce Mekanik Enstitüsü’nden ilgili yazar Yuxin Leng şunları belirtiyor: “Döşeli titanyum:safir lazer amplifikasyonu, 100 terawatt’lık (yani 0,1 petawatt) lazer sistemimizde başarıyla gösterildi. Yüksek dönüştürme verimliliği, kararlı enerjiler, geniş bant spektrumları, kısa darbeler ve küçük odak noktaları dahil olmak üzere bu teknolojiyi kullanarak ideale yakın lazer amplifikasyonu elde ettik.”

Leng’in ekibi tutarlı bir şekilde döşenen titanyum:safir lazer amplifikasyonunun mevcut 10 petawatt sınırını aşmanın nispeten kolay ve ucuz bir yolunu sağladığını bildiriyor. “Çin’in SULF’sine veya AB’nin ELI-NP’sine 2×2 tutarlı bir şekilde döşenmiş titanyum:safir yüksek enerjili lazer amplifikatör eklenerek mevcut 10 petawatt’lık güç 40 petawatt’a yükseltilebilir ve odaklanmış tepe yoğunluğu yaklaşık 10 petawatt’a kadar artırılabilir. birkaç kez veya daha fazla” diyor Leng.

Yöntem, güçlü alan lazer fiziği için ultra yoğun ultra kısa lazerlerin deneysel kapasitesini arttırmayı vaat ediyor.

Referans: Yanqi Liu, Keyang Liu, Zhaoyang Li, Yuxin Leng ve Ruxin Li, 23 Aralık 2023, “Tutarlı bir şekilde döşenmiş Ti: safir lazer amplifikasyonu: mevcut ultra yoğun lazerlerde 10 petawatt sınırını aşmanın bir yolu”, Gelişmiş Fotonik Nexus.

BENZER KONULAR

X-Işını Astronomisinde Paradigma Değişimi

- Advertisement - 9 Ocak 2024’te fırlatılan Einstein Sondası, ESA ve MPE’nin katkılarıyla Çin Bilimler Akademisi liderliğindeki bir ortak girişimdir. Amacı, kozmik olaylardan kaynaklanan X-ışını...

Gücün Sınırlarına Meydan Okuyan Lazer Yapımı Metaller

- Advertisement - Lazer bazlı katmanlı üretim yoluyla üretilen yenilikçi yüksek entropili alaşımlar, endüstriyel uygulamalar için benzeri görülmemiş bir güç ve esneklik sunar. Gelişmiş tekniklerle...

Hücresel atık yönetimi ve yaşlanmada otofaji genlerinin yeni rolleri

Yaşla birlikte azalan otofaji, araştırmacıların daha önce şüphelendiğinden daha fazla gizemi barındırıyor olabilir. Buck Enstitüsü, Sanford Burnham Prebys ve Rutgers Üniversitesi'nden bilim adamlarının, yanlış...
- Advertisment -

Son Eklenenler

X-Işını Astronomisinde Paradigma Değişimi

- Advertisement - 9 Ocak 2024’te fırlatılan Einstein Sondası, ESA ve MPE’nin katkılarıyla Çin Bilimler Akademisi liderliğindeki bir ortak girişimdir. Amacı, kozmik olaylardan kaynaklanan X-ışını...

Gücün Sınırlarına Meydan Okuyan Lazer Yapımı Metaller

- Advertisement - Lazer bazlı katmanlı üretim yoluyla üretilen yenilikçi yüksek entropili alaşımlar, endüstriyel uygulamalar için benzeri görülmemiş bir güç ve esneklik sunar. Gelişmiş tekniklerle...

Hücresel atık yönetimi ve yaşlanmada otofaji genlerinin yeni rolleri

Yaşla birlikte azalan otofaji, araştırmacıların daha önce şüphelendiğinden daha fazla gizemi barındırıyor olabilir. Buck Enstitüsü, Sanford Burnham Prebys ve Rutgers Üniversitesi'nden bilim adamlarının, yanlış...

Antibiyotik Direnci Araştırmalarında Oyunun Kurallarını Değiştirecek Bir Şey

Antibiyotiğe dirençli bakterilerle mücadeledeki potansiyeli nedeniyle incelenen bir bakteriyofaj olan φX174, alternatif antibiyotiklerin geliştirilmesine yönelik yeni bilgiler sunuyor. yaşında COVID-19kelime "virüs” bulaşma, hastalık ve hatta...