সম্প্রতি, রাশিয়ান একাডেমি অফ সায়েন্সেসের ইনস্টিটিউট অফ অ্যাপ্লাইড ফিজিক্স eXawatt সেন্টার ফর এক্সট্রিম লাইট স্টাডি (XCELS) চালু করেছে, যা অত্যন্ত ভিত্তিক বৃহৎ বৈজ্ঞানিক ডিভাইসের জন্য একটি গবেষণা প্রোগ্রাম।উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন লেজারপ্রকল্পটিতে একটি অত্যন্তউচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন লেজারবৃহৎ অ্যাপারচার পটাসিয়াম ডাইডিউটেরিয়াম ফসফেট (DKDP, রাসায়নিক সূত্র KD2PO4) স্ফটিকগুলিতে অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক চির্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে, যার প্রত্যাশিত মোট আউটপুট 600 PW পিক পাওয়ার পালস। এই কাজটি XCELS প্রকল্প এবং এর লেজার সিস্টেম সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ বিশদ এবং গবেষণার ফলাফল প্রদান করে, অতি-শক্তিশালী আলোক ক্ষেত্রের মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কিত অ্যাপ্লিকেশন এবং সম্ভাব্য প্রভাবগুলি বর্ণনা করে।
XCELS প্রোগ্রামটি ২০১১ সালে প্রস্তাব করা হয়েছিল, প্রাথমিক লক্ষ্য ছিল সর্বোচ্চ বিদ্যুৎ উৎপাদন অর্জন করা।লেজারপালস আউটপুট ২০০ পিডব্লিউ, যা বর্তমানে ৬০০ পিডব্লিউতে আপগ্রেড করা হয়েছে।লেজার সিস্টেমতিনটি মূল প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে:
(১) ঐতিহ্যবাহী চির্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (চির্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন, OPCPA). CPA) প্রযুক্তির পরিবর্তে অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক চির্পড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (OPCPA) প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়;
(২) লাভের মাধ্যম হিসেবে DKDP ব্যবহার করে, 910 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি আল্ট্রা ওয়াইডব্যান্ড ফেজ ম্যাচিং বাস্তবায়িত হয়;
(৩) একটি প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফায়ার পাম্প করার জন্য হাজার হাজার জুলের পালস শক্তি সহ একটি বৃহৎ অ্যাপারচার নিওডিয়ামিয়াম গ্লাস লেজার ব্যবহার করা হয়।
আল্ট্রা-ওয়াইডব্যান্ড ফেজ ম্যাচিং অনেক স্ফটিকের মধ্যে ব্যাপকভাবে পাওয়া যায় এবং OPCPA ফেমটোসেকেন্ড লেজারে ব্যবহৃত হয়। DKDP স্ফটিক ব্যবহার করা হয় কারণ বাস্তবে পাওয়া যায় এমন একমাত্র উপাদান যা দশ সেন্টিমিটার অ্যাপারচার পর্যন্ত বৃদ্ধি করা যেতে পারে এবং একই সাথে মাল্টি-পিডব্লিউ পাওয়ারের পরিবর্ধনকে সমর্থন করার জন্য গ্রহণযোগ্য অপটিক্যাল গুণাবলী রয়েছে।লেজার। দেখা গেছে যে যখন ND গ্লাস লেজারের দ্বিগুণ ফ্রিকোয়েন্সি আলো দ্বারা DKDP স্ফটিক পাম্প করা হয়, যদি প্রশস্ত পালসের বাহক তরঙ্গদৈর্ঘ্য 910 nm হয়, তাহলে তরঙ্গ ভেক্টর অসামঞ্জস্যের টেলর সম্প্রসারণের প্রথম তিনটি পদ 0 হয়।
চিত্র ১ হল XCELS লেজার সিস্টেমের একটি পরিকল্পিত বিন্যাস। সামনের প্রান্তটি 910 nm (চিত্র 1-এ 1.3) কেন্দ্রীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ চিপড ফেমটোসেকেন্ড পালস এবং OPCPA পাম্পড লেজারে (চিত্র 1-এ 1.1 এবং 1.2) ইনজেক্ট করা 1054 nm ন্যানোসেকেন্ড পালস তৈরি করে। সামনের প্রান্তটি এই পালসের পাশাপাশি প্রয়োজনীয় শক্তি এবং স্প্যাটিওটেম্পোরাল প্যারামিটারগুলির সমন্বয়ও নিশ্চিত করে। উচ্চতর পুনরাবৃত্তি হারে (1 Hz) কাজ করা একটি মধ্যবর্তী OPCPA চিপড পালসকে দশ জুলে (চিত্র 1-এ 2) বৃদ্ধি করে। বুস্টার OPCPA দ্বারা পালসটিকে আরও একটি একক কিলোজুল বিমে প্রসারিত করা হয় এবং 12টি অভিন্ন সাব-বিমে বিভক্ত করা হয় (চিত্র 1-এ 4)। চূড়ান্ত 12টি OPCPA-তে, 12টি চিপড আলোর পালসের প্রতিটি কিলোজুল স্তরে (চিত্র 1-এ 5) বৃদ্ধি করা হয় এবং তারপর 12টি কম্প্রেশন গ্রেটিং দ্বারা সংকুচিত করা হয় (চিত্র 1-এ 6 এর GC)। অ্যাকোস্টো-অপটিক প্রোগ্রামেবল ডিসপারশন ফিল্টারটি সামনের প্রান্তে ব্যবহার করা হয় যাতে গ্রুপ বেগ ডিসপারশন এবং হাই অর্ডার ডিসপারশন সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়, যাতে সম্ভাব্য সর্বনিম্ন পালস প্রস্থ পাওয়া যায়। পালস বর্ণালীটির আকৃতি প্রায় 12 তম-অর্ডার সুপারগাসের মতো, এবং সর্বাধিক মানের 1% এ বর্ণালী ব্যান্ডউইথ 150 nm, যা ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম লিমিট পালস প্রস্থ 17 fs এর সাথে সম্পর্কিত। অসম্পূর্ণ ডিসপারশন ক্ষতিপূরণ এবং প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফায়ারগুলিতে নন-লিনিয়ার ফেজ ক্ষতিপূরণের অসুবিধা বিবেচনা করে, প্রত্যাশিত পালস প্রস্থ 20 fs।
XCELS লেজারে দুটি 8-চ্যানেল UFL-2M নিওডিয়ামিয়াম গ্লাস লেজার ফ্রিকোয়েন্সি ডাবলিং মডিউল (চিত্র 1-এ 3) ব্যবহার করা হবে, যার মধ্যে 13টি চ্যানেল বুস্টার OPCPA এবং 12টি চূড়ান্ত OPCPA পাম্প করার জন্য ব্যবহৃত হবে। বাকি তিনটি চ্যানেল স্বাধীন ন্যানোসেকেন্ড কিলোজুল পালসড হিসাবে ব্যবহার করা হবে।লেজার উৎসঅন্যান্য পরীক্ষার জন্য। DKDP স্ফটিকের অপটিক্যাল ব্রেকডাউন থ্রেশহোল্ড দ্বারা সীমিত, পাম্প করা পালসের বিকিরণ তীব্রতা প্রতিটি চ্যানেলের জন্য 1.5 GW/cm2 এ সেট করা হয়েছে এবং সময়কাল 3.5 ns।
XCELS লেজারের প্রতিটি চ্যানেল 50 PW শক্তির পালস উৎপন্ন করে। মোট 12টি চ্যানেল 600 PW মোট আউটপুট শক্তি প্রদান করে। প্রধান লক্ষ্য চেম্বারে, আদর্শ পরিস্থিতিতে প্রতিটি চ্যানেলের সর্বাধিক ফোকাসিং তীব্রতা 0.44×1025 W/cm2, ধরে নিচ্ছি যে F/1 ফোকাসিং উপাদানগুলি ফোকাসিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়। যদি প্রতিটি চ্যানেলের পালসকে পোস্ট-কম্প্রেশন কৌশল দ্বারা আরও 2.6 fs এ সংকুচিত করা হয়, তাহলে সংশ্লিষ্ট আউটপুট পালস শক্তি 230 PW এ বৃদ্ধি পাবে, যা 2.0×1025 W/cm2 আলোর তীব্রতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
বৃহত্তর আলোর তীব্রতা অর্জনের জন্য, 600 PW আউটপুটে, 12টি চ্যানেলের আলোর পালসগুলি বিপরীত দ্বিমেরু বিকিরণের জ্যামিতিতে কেন্দ্রীভূত হবে, যেমন চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে। যখন প্রতিটি চ্যানেলের পালস ফেজ লক করা না থাকে, তখন ফোকাসের তীব্রতা 9×1025 W/cm2 এ পৌঁছাতে পারে। যদি প্রতিটি পালস ফেজ লক করা হয় এবং সিঙ্ক্রোনাইজ করা হয়, তাহলে সুসংগত ফলস্বরূপ আলোর তীব্রতা 3.2×1026 W/cm2 এ বৃদ্ধি করা হবে। প্রধান লক্ষ্য কক্ষ ছাড়াও, XCELS প্রকল্পে 10টি পর্যন্ত ব্যবহারকারী পরীক্ষাগার অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, প্রতিটি পরীক্ষাগার পরীক্ষার জন্য এক বা একাধিক বিম গ্রহণ করে। এই অত্যন্ত শক্তিশালী আলোক ক্ষেত্র ব্যবহার করে, XCELS প্রকল্পটি চারটি বিভাগে পরীক্ষা চালানোর পরিকল্পনা করেছে: তীব্র লেজার ক্ষেত্রে কোয়ান্টাম ইলেক্ট্রোডায়নামিক্স প্রক্রিয়া; কণার উৎপাদন এবং ত্বরণ; গৌণ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের উৎপাদন; ল্যাবরেটরি অ্যাস্ট্রোফিজিক্স, উচ্চ শক্তি ঘনত্ব প্রক্রিয়া এবং ডায়াগনস্টিক গবেষণা।
চিত্র ২ প্রধান লক্ষ্য চেম্বারে জ্যামিতি ফোকাস করা। স্পষ্টতার জন্য, বিম ৬ এর প্যারাবোলিক আয়নাটি স্বচ্ছতে সেট করা হয়েছে, এবং ইনপুট এবং আউটপুট বিমগুলি কেবল দুটি চ্যানেল ১ এবং ৭ দেখায়।
চিত্র ৩ পরীক্ষামূলক ভবনে XCELS লেজার সিস্টেমের প্রতিটি কার্যকরী এলাকার স্থানিক বিন্যাস দেখায়। বিদ্যুৎ, ভ্যাকুয়াম পাম্প, জল পরিশোধন, পরিশোধন এবং এয়ার কন্ডিশনিং বেসমেন্টে অবস্থিত। মোট নির্মাণ এলাকা ২৪,০০০ বর্গমিটারেরও বেশি। মোট বিদ্যুৎ খরচ প্রায় ৭.৫ মেগাওয়াট। পরীক্ষামূলক ভবনটিতে একটি অভ্যন্তরীণ ফাঁপা সামগ্রিক ফ্রেম এবং একটি বহিরাগত অংশ রয়েছে, প্রতিটি দুটি ডিকপলড ফাউন্ডেশনের উপর নির্মিত। ভ্যাকুয়াম এবং অন্যান্য কম্পন-প্ররোচনাকারী সিস্টেমগুলি কম্পন-বিচ্ছিন্ন ফাউন্ডেশনে ইনস্টল করা হয়, যাতে ফাউন্ডেশন এবং সাপোর্টের মাধ্যমে লেজার সিস্টেমে প্রেরিত ব্যাঘাতের প্রশস্ততা ১-২০০ হার্জ ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জে ১০-১০ g2/Hz এর কম হয়। এছাড়াও, মাটি এবং সরঞ্জামের প্রবাহকে পদ্ধতিগতভাবে পর্যবেক্ষণ করার জন্য লেজার হলে জিওডেসিক রেফারেন্স মার্কারগুলির একটি নেটওয়ার্ক স্থাপন করা হয়।
XCELS প্রকল্পের লক্ষ্য অত্যন্ত উচ্চ পিক পাওয়ার লেজারের উপর ভিত্তি করে একটি বৃহৎ বৈজ্ঞানিক গবেষণা সুবিধা তৈরি করা। XCELS লেজার সিস্টেমের একটি চ্যানেল 1024 W/cm2 এর চেয়ে কয়েকগুণ বেশি ফোকাসড আলোর তীব্রতা প্রদান করতে পারে, যা পোস্ট-কম্প্রেশন প্রযুক্তির মাধ্যমে 1025 W/cm2 দ্বারা আরও অতিক্রম করা যেতে পারে। লেজার সিস্টেমে 12টি চ্যানেল থেকে ডাইপোল-ফোকাসিং পালস দ্বারা, পোস্ট-কম্প্রেশন এবং ফেজ লকিং ছাড়াই 1026 W/cm2 এর কাছাকাছি তীব্রতা অর্জন করা যেতে পারে। যদি চ্যানেলগুলির মধ্যে ফেজ সিঙ্ক্রোনাইজেশন লক করা থাকে, তাহলে আলোর তীব্রতা কয়েকগুণ বেশি হবে। এই রেকর্ড-ব্রেকিং পালস তীব্রতা এবং মাল্টি-চ্যানেল বিম লেআউট ব্যবহার করে, ভবিষ্যতের XCELS সুবিধা অত্যন্ত উচ্চ তীব্রতা, জটিল আলোক ক্ষেত্র বিতরণের সাথে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করতে এবং মাল্টি-চ্যানেল লেজার বিম এবং সেকেন্ডারি রেডিয়েশন ব্যবহার করে মিথস্ক্রিয়া নির্ণয় করতে সক্ষম হবে। এটি অতি-শক্তিশালী ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড পরীক্ষামূলক পদার্থবিদ্যার ক্ষেত্রে একটি অনন্য ভূমিকা পালন করবে।
পোস্টের সময়: মার্চ-২৬-২০২৪