เลเซอร์วัลแคน
เลเซอร์วัลแคนเป็นเลเซอร์ นี โอไดเมียมแก้วอินฟราเรด 8 ลำแสง กำลัง ส่งระดับเพตาวัตต์ ตั้งอยู่ที่ศูนย์เลเซอร์กลางของ ห้องปฏิบัติการรัทเทอร์ฟอร์ด แอปเปิลตันในเมืองออกซ์ฟอร์ดเชียร์ สหราชอาณาจักร นับเป็นเลเซอร์เครื่องแรกที่ใช้งานได้ของศูนย์แห่งนี้
เครื่องนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ความเข้มของแสงตามเป้าหมายที่ 10²¹ วัตต์ /ตารางเซนติเมตรสำหรับโครงการทดลองที่หลากหลายในฟิสิกส์พื้นฐานและการประยุกต์ใช้งานขั้นสูง ซึ่งรวมถึงปฏิสัมพันธ์ของแสงที่มีความเข้มสูงมากกับสสาร การวิจัยการจุดระเบิดฟิวชั่นอย่างรวดเร็ว ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดจากโฟตอน การเร่งอิเล็กตรอนและไอออนโดยคลื่นแสง ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ในห้องปฏิบัติการ และการสำรวจโลกของพลาสมาที่อยู่ภายใต้การครอบงำของ ทฤษฎีสั มพัทธภาพ
ในปี พ.ศ. 2548 เลเซอร์วัลแคนเป็นเลเซอร์โฟกัสที่มีความเข้มสูงสุดในโลก ซึ่งได้รับการรับรองจากกินเนสส์บุ๊คออฟเวิลด์เรคคอร์ด โดยสามารถผลิต ลำแสงเลเซอร์ เพตาวัตต์ที่มีความเข้มโฟกัส 10 21 W/ cm 2 [ 1 ]
พื้นที่เป้าหมาย
ปัจจุบันมีพื้นที่เป้าหมายที่ยังใช้งานอยู่ 2 แห่ง ได้แก่ พื้นที่เป้าหมายเพตาวัตต์ และพื้นที่เป้าหมายตะวันตก หลังจากที่พื้นที่เป้าหมายตะวันออกถูกยกเลิกการใช้งานไปแล้ว
พื้นที่เป้าหมายฝั่งตะวันตก
พื้นที่เป้าหมายฝั่งตะวันตกทำงานด้วยลำแสงพัลส์สั้นคู่ที่ให้ความเข้ม 10 19 W/cm 2สำหรับการทดลองแบบปั๊ม-โพรบโดยใช้เลนส์โฟกัส F3 การกำหนดค่าอื่นๆ ก็มีให้เลือกเช่นกัน[ 2 ] สามารถกำหนดค่าลำแสงพัลส์ยาวได้หกลำควบคู่ไปกับพัลส์สั้นในหลายรูปแบบ รวมถึงคลัสเตอร์ด้านเดียว การบีบอัดทรงกระบอกและทรงกลม ลำแสงพัลส์ยาวสามารถทำงานได้ด้วยความยาวพัลส์ตั้งแต่ 0.5ns ถึง 8ns และพลังงานตั้งแต่ 50J ถึง 300J ต่อลำแสง สามารถตั้งค่าการกำหนดค่าพัลส์ต่างๆ ได้ รวมถึงพัลส์ก่อนและหลัง
พื้นที่เป้าหมาย เพตาวัตต์
พื้นที่เป้าหมายเพตาวัตต์ให้พัลส์สั้นเพียงพัลส์เดียวบนเป้าหมายด้วยลำแสงพัลส์ยาว โดยได้รับการกำหนดค่าให้ส่งความเข้มสูงสุดผ่านกระจกพาราโบลาขนาดใหญ่[ 3 ] เช่นเดียวกับพื้นที่เป้าหมายฝั่งตะวันตก การกำหนดค่าพัลส์ต่างๆ สามารถทำได้
ผลงาน
Vulcan สามารถส่งพลังงาน 500 J ไปยังเป้าหมายได้ในพัลส์บีบอัดที่ 500 fs ทำให้ได้ความเข้มแสงสูงสุด 10²¹ W /cm² ในจุดโฟกัสขนาด 5 μm ประสิทธิภาพนี้ไม่สามารถทำได้ด้วยแอมพลิฟายเออร์ Nd:glass เพียงอย่างเดียว เนื่องจากความแคบของอัตราขยายจะลดแบนด์วิดท์ของพัลส์ลงต่ำกว่าขีดจำกัดที่จำเป็นต่อการรองรับระยะเวลาของพัลส์
- ระบบขยายสัญญาณด้านหน้าแบบใหม่ที่ใช้การขยายสัญญาณพัลส์แบบ ชิปเชิงพาราเมตริกด้วยแสง [ 4 ] [ 5 ] (OPCPA) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการยืดพัลส์ในเชิงเวลาก่อนการขยายสัญญาณ ตามด้วยตัวบีบอัดพัลส์ วิธีนี้จะสร้างพัลส์ที่มีพลังงานประมาณ 10 มิลลิจูลที่แบนด์วิดท์กว้าง (1 มิลลิจูลต่อนาโนเมตร ) เพื่อฉีดเข้าไปในวงจรขยายสัญญาณแบบแท่งและแผ่นดิสก์ของวัลแคน
- วงจรขยายสัญญาณได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับแบนด์วิดท์โดยใช้ตัวกลางขยายสัญญาณแบบผสมระหว่าง Nd:ฟอสเฟตและ Nd:ซิลิเกต
- ระบบปรับแสงอัตโนมัติ (Adaptive Optics: AO) ถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงคุณภาพลำแสงให้ใกล้เคียงกับขีดจำกัดการเลี้ยวเบนของแสง
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- เลเซอร์วัลแคนและเลเซอร์อื่นๆ ที่ CCLRC
- เลเซอร์วัลแคน
- เบรนเนอร์, เซรี. "เลเซอร์ความเข้มสูงพิเศษ" . วิทยาศาสตร์เบื้องหลัง . เบรดี้ ฮาราน .