সম্প্রতি, রাশিয়ান একাডেমি অফ সায়েন্সেসের ফলিত পদার্থবিদ্যা ইনস্টিটিউট এক্সওয়াট সেন্টার ফর এক্সট্রিম লাইট স্টাডি (এক্সসিইএলএস) চালু করেছে, যা অত্যন্ত ভিত্তিক বড় বৈজ্ঞানিক ডিভাইসগুলির জন্য একটি গবেষণা প্রোগ্রামউচ্চ ক্ষমতা লেজার. প্রকল্প একটি খুব নির্মাণ অন্তর্ভুক্তউচ্চ শক্তি লেজারবৃহৎ অ্যাপারচার পটাসিয়াম ডিডিউটেরিয়াম ফসফেট (DKDP, রাসায়নিক সূত্র KD2PO4) স্ফটিকগুলিতে অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক চিপড পালস পরিবর্ধন প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে, যার প্রত্যাশিত মোট আউটপুট 600 PW পিক পাওয়ার ডাল। এই কাজটি XCELS প্রকল্প এবং এর লেজার সিস্টেম সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ বিবরণ এবং গবেষণা ফলাফল প্রদান করে, অতি-শক্তিশালী আলোর ক্ষেত্রের মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কিত অ্যাপ্লিকেশন এবং সম্ভাব্য প্রভাবগুলি বর্ণনা করে।
XCELS প্রোগ্রামটি 2011 সালে একটি শীর্ষ শক্তি অর্জনের প্রাথমিক লক্ষ্য নিয়ে প্রস্তাব করা হয়েছিললেজার200 PW এর পালস আউটপুট, যা বর্তমানে 600 PW-তে আপগ্রেড করা হয়েছে। এরলেজার সিস্টেমতিনটি মূল প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে:
(1) অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক চির্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (OPCPA) প্রযুক্তি প্রচলিত চির্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (চির্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন, ওপিসিপিএ) এর পরিবর্তে ব্যবহার করা হয়। CPA) প্রযুক্তি;
(2) লাভের মাধ্যম হিসাবে DKDP ব্যবহার করে, আল্ট্রা ওয়াইডব্যান্ড ফেজ ম্যাচিং 910 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি উপলব্ধি করা হয়;
(3) হাজার হাজার জুলের পালস শক্তি সহ একটি বড় অ্যাপারচার নিওডিয়ামিয়াম গ্লাস লেজার একটি প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফায়ার পাম্প করতে ব্যবহৃত হয়।
আল্ট্রা-ওয়াইডব্যান্ড ফেজ ম্যাচিং ব্যাপকভাবে অনেক স্ফটিক পাওয়া যায় এবং OPCPA ফেমটোসেকেন্ড লেজারে ব্যবহৃত হয়। ডিকেডিপি স্ফটিক ব্যবহার করা হয় কারণ এগুলিই একমাত্র উপাদান যা অনুশীলনে পাওয়া যায় যা অ্যাপারচারের দশ সেন্টিমিটার পর্যন্ত বৃদ্ধি করা যায় এবং একই সাথে মাল্টি-পিডব্লিউ শক্তির পরিবর্ধনকে সমর্থন করার জন্য গ্রহণযোগ্য অপটিক্যাল গুণাবলী রয়েছে।লেজার. এটি পাওয়া যায় যে যখন DKDP ক্রিস্টালকে ND গ্লাস লেজারের ডবল ফ্রিকোয়েন্সি আলো দ্বারা পাম্প করা হয়, যদি পরিবর্ধিত নাড়ির বাহক তরঙ্গদৈর্ঘ্য 910 nm হয়, তরঙ্গ ভেক্টর অমিলের টেলর সম্প্রসারণের প্রথম তিনটি পদ 0 হয়।
চিত্র 1 হল XCELS লেজার সিস্টেমের একটি পরিকল্পিত বিন্যাস। সামনের প্রান্তটি 910 এনএম (চিত্র 1-এ 1.3) এবং 1054 এনএম ন্যানোসেকেন্ড ডালগুলি OPCPA পাম্প করা লেজার (চিত্র 1-এ 1.1 এবং 1.2) এ ইনজেকশনের কেন্দ্রীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ চিপড ফেমটোসেকেন্ড ডাল তৈরি করেছে। সামনের প্রান্তটি এই ডালগুলির পাশাপাশি প্রয়োজনীয় শক্তি এবং স্প্যাটিওটেম্পোরাল প্যারামিটারগুলির সমন্বয় নিশ্চিত করে। একটি মধ্যবর্তী ওপিসিপিএ উচ্চতর পুনরাবৃত্তির হারে (1 হার্জ) চালিত স্পন্দনকে দশজন জুলে পরিণত করে (চিত্র 1-এ 2)। বুস্টার ওপিসিপিএ দ্বারা স্পন্দনকে একটি একক কিলোজুল রশ্মিতে আরও বিবর্ধিত করা হয়েছে এবং 12টি অভিন্ন সাব-বিমে বিভক্ত করা হয়েছে (চিত্র 1-এ 4)। চূড়ান্ত 12 ওপিসিপিএ-তে, 12টি আলোক স্পন্দনের প্রতিটিকে কিলোজুল স্তরে বিবর্ধিত করা হয় (চিত্র 1-এ 5) এবং তারপর 12টি কম্প্রেশন গ্রেটিং (চিত্র 1-এ 6-এর GC) দ্বারা সংকুচিত হয়। অ্যাকোস্টো-অপটিক প্রোগ্রামেবল ডিসপারসন ফিল্টারটি সামনের প্রান্তে গোষ্ঠী বেগ বিচ্ছুরণ এবং উচ্চ ক্রম বিচ্ছুরণ নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়, যাতে ক্ষুদ্রতম সম্ভাব্য পালস প্রস্থ পাওয়া যায়। পালস স্পেকট্রামের আকৃতি প্রায় 12 তম ক্রম সুপারগাউসের মতো, এবং বর্ণালী ব্যান্ডউইথ সর্বোচ্চ মানের 1% 150 এনএম, ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম সীমা পালস প্রস্থ 17 fs এর সাথে সম্পর্কিত। অসম্পূর্ণ বিচ্ছুরণ ক্ষতিপূরণ এবং প্যারামেট্রিক পরিবর্ধকগুলিতে ননলাইনার ফেজ ক্ষতিপূরণের অসুবিধা বিবেচনা করে, প্রত্যাশিত পালস প্রস্থ 20 fs।
XCELS লেজার দুটি 8-চ্যানেল UFL-2M নিওডিয়ামিয়াম গ্লাস লেজার ফ্রিকোয়েন্সি ডাবলিং মডিউল নিয়োগ করবে (চিত্র 1-এ 3টি), যার মধ্যে 13টি চ্যানেল বুস্টার OPCPA এবং 12টি চূড়ান্ত OPCPA পাম্প করতে ব্যবহৃত হবে। বাকি তিনটি চ্যানেল স্বাধীন ন্যানোসেকেন্ড কিলোজুল স্পন্দিত হিসাবে ব্যবহার করা হবেলেজার উত্সঅন্যান্য পরীক্ষার জন্য। DKDP ক্রিস্টালের অপটিক্যাল ব্রেকডাউন থ্রেশহোল্ড দ্বারা সীমিত, পাম্প করা পালসের বিকিরণ তীব্রতা প্রতিটি চ্যানেলের জন্য 1.5 GW/cm2 সেট করা হয়েছে এবং সময়কাল 3.5 ns।
XCELS লেজারের প্রতিটি চ্যানেল 50 PW শক্তির সাথে ডাল তৈরি করে। মোট 12টি চ্যানেল 600 PW এর মোট আউটপুট পাওয়ার প্রদান করে। প্রধান টার্গেট চেম্বারে, আদর্শ অবস্থার অধীনে প্রতিটি চ্যানেলের সর্বাধিক ফোকাসিং তীব্রতা হল 0.44×1025 W/cm2, ধরে নিই যে F/1 ফোকাসিং উপাদানগুলি ফোকাস করার জন্য ব্যবহৃত হয়। পোস্ট-কম্প্রেশন কৌশল দ্বারা প্রতিটি চ্যানেলের পালস আরও 2.6 fs-এ সংকুচিত হলে, 2.0×1025 W/cm2 আলোর তীব্রতার সাথে সংশ্লিষ্ট আউটপুট পালস শক্তি 230 PW-তে বাড়ানো হবে।
বৃহত্তর আলোর তীব্রতা অর্জনের জন্য, 600 PW আউটপুটে, 12টি চ্যানেলের আলোর স্পন্দনগুলি বিপরীত ডাইপোল বিকিরণের জ্যামিতিতে ফোকাস করা হবে, যেমন চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে। যখন প্রতিটি চ্যানেলে পালস ফেজ লক করা থাকে না, ফোকাসের তীব্রতা পৌঁছান 9×1025 W/cm2। যদি প্রতিটি পালস ফেজ লক করা হয় এবং সিঙ্ক্রোনাইজ করা হয়, তাহলে সুসংগত ফলস্বরূপ আলোর তীব্রতা 3.2×1026 W/cm2 এ বাড়ানো হবে। মূল টার্গেট রুম ছাড়াও, XCELS প্রজেক্টে 10টি পর্যন্ত ব্যবহারকারী পরীক্ষাগার অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, প্রতিটি পরীক্ষা-নিরীক্ষার জন্য এক বা একাধিক বিম গ্রহণ করে। এই অত্যন্ত শক্তিশালী আলোর ক্ষেত্রটি ব্যবহার করে, XCELS প্রকল্পটি চারটি বিভাগে পরীক্ষা চালানোর পরিকল্পনা করেছে: তীব্র লেজার ক্ষেত্রগুলিতে কোয়ান্টাম ইলেক্ট্রোডায়নামিক্স প্রক্রিয়া; কণার উত্পাদন এবং ত্বরণ; সেকেন্ডারি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের প্রজন্ম; ল্যাবরেটরি অ্যাস্ট্রোফিজিক্স, উচ্চ শক্তির ঘনত্বের প্রক্রিয়া এবং ডায়াগনস্টিক গবেষণা।
ডুমুর 2 প্রধান লক্ষ্য চেম্বারে জ্যামিতি ফোকাস করা। স্বচ্ছতার জন্য, বীম 6 এর প্যারাবোলিক মিররটি স্বচ্ছ অবস্থায় সেট করা হয়েছে এবং ইনপুট এবং আউটপুট বিমগুলি শুধুমাত্র দুটি চ্যানেল 1 এবং 7 দেখায়
চিত্র 3 পরীক্ষামূলক ভবনে XCELS লেজার সিস্টেমের প্রতিটি কার্যকরী এলাকার স্থানিক বিন্যাস দেখায়। বেসমেন্টে বিদ্যুৎ, ভ্যাকুয়াম পাম্প, জল চিকিত্সা, পরিশোধন এবং শীতাতপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা রয়েছে। মোট নির্মাণ এলাকা 24,000 m2 এর বেশি। মোট বিদ্যুৎ খরচ প্রায় 7.5 মেগাওয়াট। পরীক্ষামূলক বিল্ডিংটিতে একটি অভ্যন্তরীণ ফাঁপা সামগ্রিক ফ্রেম এবং একটি বাহ্যিক অংশ রয়েছে, প্রতিটি দুটি ডিকপল ফাউন্ডেশনের উপর নির্মিত। কম্পন-বিচ্ছিন্ন ফাউন্ডেশনে ভ্যাকুয়াম এবং অন্যান্য কম্পন-প্ররোচিত সিস্টেমগুলি ইনস্টল করা হয়, যাতে ফাউন্ডেশন এবং সমর্থনের মাধ্যমে লেজার সিস্টেমে প্রেরিত ব্যাঘাতের প্রশস্ততা ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে 10-10 g2/Hz-এর কম হয়। 1-200 Hz উপরন্তু, ভূমি এবং সরঞ্জামের প্রবাহকে পদ্ধতিগতভাবে নিরীক্ষণের জন্য লেজার হলে জিওডেসিক রেফারেন্স মার্কারগুলির একটি নেটওয়ার্ক স্থাপন করা হয়েছে।
XCELS প্রকল্পের লক্ষ্য অত্যন্ত উচ্চ শিখর শক্তি লেজারের উপর ভিত্তি করে একটি বড় বৈজ্ঞানিক গবেষণা সুবিধা তৈরি করা। XCELS লেজার সিস্টেমের একটি চ্যানেল 1024 W/cm2 থেকে কয়েকগুণ বেশি ফোকাসড আলোর তীব্রতা প্রদান করতে পারে, যা পোস্ট-কম্প্রেশন প্রযুক্তির সাথে আরও 1025 W/cm2 অতিক্রম করতে পারে। লেজার সিস্টেমে 12টি চ্যানেল থেকে ডাইপোল-ফোকাসিং ডাল দ্বারা, 1026 W/cm2 এর কাছাকাছি একটি তীব্রতা এমনকি পোস্ট-কম্প্রেশন এবং ফেজ লকিং ছাড়াই অর্জন করা যেতে পারে। চ্যানেলগুলির মধ্যে ফেজ সিঙ্ক্রোনাইজেশন লক করা থাকলে, আলোর তীব্রতা কয়েকগুণ বেশি হবে। এই রেকর্ড-ব্রেকিং পালস তীব্রতা এবং মাল্টি-চ্যানেল বিম লেআউট ব্যবহার করে, ভবিষ্যতের XCELS সুবিধা অত্যন্ত উচ্চ তীব্রতা, জটিল আলোর ক্ষেত্র বিতরণ এবং মাল্টি-চ্যানেল লেজার বিম এবং সেকেন্ডারি বিকিরণ ব্যবহার করে মিথস্ক্রিয়া নির্ণয় করতে সক্ষম হবে। এটি সুপার-স্ট্রং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড এক্সপেরিমেন্টাল ফিজিক্সের ক্ষেত্রে অনন্য ভূমিকা পালন করবে।
পোস্টের সময়: মার্চ-26-2024