حال ہی میں ، روسی اکیڈمی آف سائنسز کے انسٹی ٹیوٹ آف اپلائیڈ فزکس نے ایکسٹریم لائٹ اسٹڈی (XCELS) کے لئے ایکوواٹ سنٹر متعارف کرایا ، جو انتہائی پر مبنی بڑے سائنسی آلات کے لئے ایک تحقیقی پروگرام ہے۔اعلی پاور لیزرز. اس منصوبے میں ایک بہت کی تعمیر بھی شامل ہےہائی پاور لیزربڑے یپرچر پوٹاشیم ڈائڈیٹیریم فاسفیٹ (ڈی کے ڈی پی ، کیمیکل فارمولا کے ڈی 2 پی او 4) کرسٹل میں آپٹیکل پیرامیٹرک کرپڈ پلس ایمپلیفیکیشن ٹکنالوجی کی بنیاد پر ، جس کی متوقع کل آؤٹ پٹ 600 پی ڈبلیو چوٹی پاور دالوں کی متوقع ہے۔ یہ کام XCELS پروجیکٹ اور اس کے لیزر سسٹم کے بارے میں اہم تفصیلات اور تحقیقی نتائج فراہم کرتا ہے ، جس میں الٹرا مضبوط روشنی والے فیلڈ تعامل سے متعلق ایپلی کیشنز اور ممکنہ اثرات کو بیان کیا گیا ہے۔
XCELS پروگرام 2011 میں ایک چوٹی کی طاقت کے حصول کے ابتدائی مقصد کے ساتھ تجویز کیا گیا تھالیزر200 PW کی نبض آؤٹ پٹ ، جو فی الحال 600 PW میں اپ گریڈ ہے۔ اس کیلیزر سسٹمتین اہم ٹکنالوجیوں پر انحصار کرتا ہے:
(1) آپٹیکل پیرامیٹرک چیرپڈ پلس ایمپلیفیکیشن (او پی سی پی اے) ٹکنالوجی روایتی چیرپڈ پلس پروردن (چیرپڈ پلس ایمپلیفیکیشن ، او پی سی پی اے) کے بجائے استعمال کی جاتی ہے۔ سی پی اے) ٹکنالوجی ؛
(2) ڈی کے ڈی پی کو گین میڈیم کے طور پر استعمال کرتے ہوئے ، الٹرا وائڈ بینڈ مرحلے کے ملاپ کا احساس 910 ینیم طول موج کے قریب ہوتا ہے۔
(3) ہزاروں جولوں کی نبض کی توانائی کے ساتھ ایک بڑا یپرچر نیوڈیمیم گلاس لیزر پیرامیٹرک یمپلیفائر پمپ کرنے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔
الٹرا وائیڈ بینڈ مرحلہ مماثلت بہت سے کرسٹل میں وسیع پیمانے پر پائی جاتی ہے اور او پی سی پی اے فیمٹوسیکنڈ لیزرز میں استعمال ہوتی ہے۔ ڈی کے ڈی پی کرسٹل استعمال کیے جاتے ہیں کیونکہ وہ عملی طور پر پائے جانے والے واحد مواد ہیں جو یپرچر کے دسیوں سینٹی میٹر تک بڑھ سکتے ہیں اور اسی وقت ملٹی پی ڈبلیو پاور کے وسعت کی حمایت کرنے کے لئے قابل قبول آپٹیکل خصوصیات ہیں۔لیزرز. یہ پایا جاتا ہے کہ جب ڈی کے ڈی پی کرسٹل کو این ڈی گلاس لیزر کی ڈبل فریکوینسی لائٹ کے ذریعہ پمپ کیا جاتا ہے ، اگر بڑھا ہوا نبض کی کیریئر طول موج 910 این ایم ہے تو ، لہر ویکٹر مماثل کی ٹیلر توسیع کی پہلی تین شرائط 0 ہیں۔
چترا 1 XCELS لیزر سسٹم کی ایک اسکیمیٹک ترتیب ہے۔ سامنے کے آخر میں 910 ینیم (شکل 1 میں 1.3) اور 1054 این ایم نانو سیکنڈ دالوں کی مرکزی طول موج کے ساتھ چہچہانا فیمٹوسیکنڈ دالیں پیدا ہوتی ہیں جن کو او پی سی پی اے پمپڈ لیزر (شکل 1 میں 1.1 اور 1.2) میں انجکشن لگایا جاتا ہے۔ سامنے کا اختتام ان دالوں کی ہم آہنگی کے ساتھ ساتھ مطلوبہ توانائی اور اسپیٹیٹیمپورل پیرامیٹرز کو بھی یقینی بناتا ہے۔ اعلی تکرار کی شرح (1 ہرٹج) پر کام کرنے والا ایک انٹرمیڈیٹ او پی سی پی اے چیرپڈ نبض کو دسیوں جولوں (شکل 1 میں 2) تک بڑھا دیتا ہے۔ نبض کو بوسٹر او پی سی پی اے کے ذریعہ ایک کلوجول بیم میں مزید بڑھایا جاتا ہے اور اسے 12 ایک جیسے ذیلی بیم (شکل 1 میں 4) میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ آخری 12 او پی سی پی اے میں ، 12 کرپڈ لائٹ دالوں میں سے ہر ایک کو کلوجول کی سطح (شکل 1 میں 5) تک بڑھایا جاتا ہے اور پھر 12 کمپریشن گریٹنگز (شکل 1 میں 6 کا جی سی) کمپریسڈ کیا جاتا ہے۔ اکوسٹو آپٹک پروگرام کے قابل بازی فلٹر کو سامنے کے سرے میں گروپ کی رفتار بازی اور اعلی آرڈر بازی کو عین مطابق کنٹرول کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے ، تاکہ نبض کی سب سے چھوٹی چوڑائی حاصل کی جاسکے۔ پلس سپیکٹرم کی شکل تقریبا 12 12 ویں آرڈر سپرگاس کی شکل ہے ، اور زیادہ سے زیادہ قیمت کے 1 ٪ پر ورنکرم بینڈوتھ 150 این ایم ہے ، جو 17 ایف ایس کی فوئیر ٹرانسفارم کی حد نبض کی چوڑائی کے مطابق ہے۔ پیرامیٹرک یمپلیفائر میں نامکمل بازی معاوضے اور نان لائنر مرحلے کے معاوضے کی دشواری پر غور کرتے ہوئے ، متوقع نبض کی چوڑائی 20 ایف ایس ہے۔
XCELS لیزر دو 8 چینل UFL-2M نیوڈیمیم گلاس لیزر فریکوینسی ڈبلنگ ماڈیولز (شکل 1 میں 3) ملازمت کرے گا ، جس میں سے 13 چینلز بوسٹر او پی سی پی اے اور 12 فائنل او پی سی پی اے کو پمپ کرنے کے لئے استعمال ہوں گے۔ باقی تین چینلز آزاد نانو سیکنڈ کلوجول کے طور پر استعمال ہوں گےلیزر ذرائعدوسرے تجربات کے لئے۔ ڈی کے ڈی پی کرسٹل کی آپٹیکل خرابی کی حد سے محدود ، پمپڈ پلس کی شعاع ریزی کی شدت ہر چینل کے لئے 1.5 گیگاواٹ/سینٹی میٹر 2 پر سیٹ کی گئی ہے اور اس کی مدت 3.5 این ایس ہے۔
XCELS لیزر کا ہر چینل 50 PW کی طاقت کے ساتھ دالیں تیار کرتا ہے۔ کل 12 چینلز 600 PW کی کل آؤٹ پٹ پاور فراہم کرتے ہیں۔ مرکزی ہدف چیمبر میں ، مثالی حالات کے تحت ہر چینل کی زیادہ سے زیادہ توجہ دینے والی شدت 0.44 × 1025 W/سینٹی میٹر 2 ہے ، یہ فرض کرتے ہوئے کہ F/1 فوکس کرنے والے عناصر کو توجہ دینے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔ اگر ہر چینل کی نبض کو مزید کمپریشن تکنیک کے ذریعہ مزید 2.6 FS پر کمپریس کیا گیا ہے تو ، اسی آؤٹ پٹ پلس کی طاقت کو 230 PW تک بڑھا دیا جائے گا ، جو 2.0 × 1025 W/CM2 کی روشنی کی شدت کے مطابق ہے۔
زیادہ سے زیادہ روشنی کی شدت کو حاصل کرنے کے لئے ، 600 پی ڈبلیو آؤٹ پٹ پر ، 12 چینلز میں ہلکی دالیں الٹا ڈوپول تابکاری کے جیومیٹری میں مرکوز ہوں گی ، جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔ جب ہر چینل میں نبض کا مرحلہ بند نہیں ہوتا ہے تو ، فوکس کی شدت 9 × 1025 ڈبلیو/سینٹی میٹر 2 تک پہنچ سکتی ہے۔ اگر ہر نبض کا مرحلہ مقفل اور ہم آہنگ ہے تو ، مربوط نتیجے میں روشنی کی شدت کو 3.2 × 1026 ڈبلیو/سینٹی میٹر 2 تک بڑھا دیا جائے گا۔ مرکزی ٹارگٹ روم کے علاوہ ، XCELS پروجیکٹ میں 10 تک صارف لیبارٹریز شامل ہیں ، ہر ایک کو تجربات کے لئے ایک یا زیادہ بیم وصول کرتے ہیں۔ اس انتہائی مضبوط لائٹ فیلڈ کا استعمال کرتے ہوئے ، ایکس سی ایل ایس پروجیکٹ چار قسموں میں تجربات کرنے کا ارادہ رکھتا ہے: شدید لیزر فیلڈز میں کوانٹم الیکٹروڈینیامکس کے عمل ؛ ذرات کی پیداوار اور ایکسلریشن ؛ ثانوی برقی مقناطیسی تابکاری کی نسل ؛ لیبارٹری ایسٹرو فزکس ، اعلی توانائی کی کثافت کے عمل اور تشخیصی تحقیق۔
انجیر۔ 2 مرکزی ہدف چیمبر میں جیومیٹری پر توجہ مرکوز کرنا۔ وضاحت کے لئے ، بیم 6 کا پیرابولک آئینہ شفافیت پر سیٹ ہے ، اور ان پٹ اور آؤٹ پٹ بیم صرف دو چینلز 1 اور 7 دکھاتے ہیں۔
چترا 3 تجرباتی عمارت میں XCELS لیزر سسٹم کے ہر فعال علاقے کی مقامی ترتیب کو ظاہر کرتی ہے۔ بجلی ، ویکیوم پمپ ، پانی کا علاج ، طہارت اور ائر کنڈیشنگ تہہ خانے میں واقع ہے۔ کل تعمیراتی رقبہ 24،000 میٹر سے زیادہ ہے۔ بجلی کی کل کھپت تقریبا 7.5 میگاواٹ ہے۔ تجرباتی عمارت میں داخلی کھوکھلی مجموعی فریم اور ایک بیرونی حصے پر مشتمل ہے ، ہر ایک دو ڈیکپلڈ بنیادوں پر بنایا گیا ہے۔ ویکیوم اور دیگر کمپن-دلانے والے نظام کمپن الگ تھلگ فاؤنڈیشن پر نصب ہیں ، تاکہ فاؤنڈیشن اور سپورٹ کے ذریعہ لیزر سسٹم میں منتقل ہونے والی پریشانی کا طول و عرض 1-200 ہرٹج کی فریکوئینسی رینج میں 10-10 جی 2/ہرٹج سے کم ہوجائے۔ اس کے علاوہ ، لیزر ہال میں جیوڈیسک ریفرنس مارکروں کا ایک نیٹ ورک قائم کیا گیا ہے تاکہ زمین اور سامان کے بہاؤ کو منظم طریقے سے نگرانی کی جاسکے۔
XCELS پروجیکٹ کا مقصد انتہائی اعلی چوٹی والے پاور لیزرز پر مبنی ایک بڑی سائنسی تحقیقی سہولت بنانا ہے۔ XCELS لیزر سسٹم کا ایک چینل 1024 W/CM2 سے کئی گنا زیادہ روشنی کی شدت فراہم کرسکتا ہے ، جس کو پوسٹ کمپریشن ٹکنالوجی کے ساتھ 1025 W/CM2 سے مزید تجاوز کیا جاسکتا ہے۔ لیزر سسٹم میں 12 چینلز سے ڈپول فوکسنگ دالوں کے ذریعہ ، 1026 ڈبلیو/سینٹی میٹر 2 کے قریب شدت کے بعد بھی کمپریشن اور فیز لاکنگ کے بغیر بھی حاصل کیا جاسکتا ہے۔ اگر چینلز کے مابین مرحلہ ہم آہنگی کو لاک کردیا گیا ہے تو ، روشنی کی شدت کئی گنا زیادہ ہوگی۔ ان ریکارڈ توڑنے والی نبض کی شدت اور ملٹی چینل بیم لے آؤٹ کا استعمال کرتے ہوئے ، مستقبل کے XCELS سہولت انتہائی اعلی شدت ، پیچیدہ لائٹ فیلڈ کی تقسیم ، اور ملٹی چینل لیزر بیم اور ثانوی تابکاری کا استعمال کرتے ہوئے تعامل کی تشخیص کرنے کے قابل ہو گی۔ یہ انتہائی مضبوط برقی مقناطیسی فیلڈ تجرباتی طبیعیات کے میدان میں ایک انوکھا کردار ادا کرے گا۔
پوسٹ ٹائم: مارچ 26-2024