সম্প্রতি, রাশিয়ান একাডেমি অফ সায়েন্সেসের ইনস্টিটিউট অফ অ্যাপ্লায়েড ফিজিক্স ‘এক্সাওয়াট সেন্টার ফর এক্সট্রিম লাইট স্টাডি’ (XCELS) চালু করেছে, যা অত্যন্ত শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রভিত্তিক বৃহৎ বৈজ্ঞানিক যন্ত্রপাতির জন্য একটি গবেষণা কর্মসূচি।উচ্চ ক্ষমতার লেজারপ্রকল্পটিতে একটি খুবউচ্চ ক্ষমতার লেজারবৃহৎ অ্যাপারচার পটাশিয়াম ডাইডিউটেরিয়াম ফসফেট (ডিকেডিপি, রাসায়নিক সংকেত KD2PO4) ক্রিস্টালে অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক চিরপড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে, যার প্রত্যাশিত মোট আউটপুট ৬০০ পিওয়াট পিক পাওয়ার পালস। এই কাজটি এক্সসেলস (XCELS) প্রকল্প এবং এর লেজার সিস্টেম সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ বিবরণ এবং গবেষণার ফলাফল প্রদান করে, যেখানে অতি-শক্তিশালী আলোক ক্ষেত্রের মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কিত প্রয়োগ এবং সম্ভাব্য প্রভাব বর্ণনা করা হয়েছে।
এক্সসেলস (XCELS) প্রোগ্রামটি ২০১১ সালে প্রস্তাব করা হয়েছিল, যার প্রাথমিক লক্ষ্য ছিল একটি সর্বোচ্চ শক্তি অর্জন করা।লেজারএর পালস আউটপুট ছিল ২০০ পিডব্লিউ, যা বর্তমানে ৬০০ পিডব্লিউ-তে উন্নীত করা হয়েছে।লেজার সিস্টেমতিনটি প্রধান প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে:
(1) প্রচলিত চিরপড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (সিপিএ) প্রযুক্তির পরিবর্তে অপটিক্যাল প্যারামেট্রিক চিরপড পালস অ্যামপ্লিফিকেশন (ওপিসিপিএ) প্রযুক্তি ব্যবহার করা হয়;
(2) DKDP কে গেইন মাধ্যম হিসেবে ব্যবহার করে, 910 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি অতি প্রশস্ত ব্যান্ড ফেজ ম্যাচিং অর্জন করা হয়;
(3) একটি প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফায়ারকে পাম্প করার জন্য হাজার হাজার জুল পালস শক্তি সম্পন্ন একটি বৃহৎ অ্যাপারচার নিওডিমিয়াম গ্লাস লেজার ব্যবহার করা হয়।
আল্ট্রা-ওয়াইডব্যান্ড ফেজ ম্যাচিং অনেক ক্রিস্টালে ব্যাপকভাবে পাওয়া যায় এবং এটি OPCPA ফেমটোসেকেন্ড লেজারে ব্যবহৃত হয়। DKDP ক্রিস্টাল ব্যবহার করা হয় কারণ বাস্তবে এটিই একমাত্র উপাদান যা কয়েক দশ সেন্টিমিটার অ্যাপারচার পর্যন্ত গ্রো করা যায় এবং একই সাথে মাল্টি-PW পাওয়ারের বিবর্ধন সমর্থন করার জন্য এর গ্রহণযোগ্য অপটিক্যাল গুণাবলীও রয়েছে।লেজারদেখা যায় যে, যখন ডিকেডিপি (DKDP) ক্রিস্টালকে এনডি (ND) গ্লাস লেজারের দ্বিগুণ কম্পাঙ্কের আলো দ্বারা পাম্প করা হয়, তখন যদি বিবর্ধিত পালসের ক্যারিয়ার তরঙ্গদৈর্ঘ্য ৯১০ ন্যানোমিটার হয়, তবে তরঙ্গ ভেক্টর অমিলের টেইলর প্রসারণের প্রথম তিনটি পদের মান ০ হয়।
চিত্র ১ হলো XCELS লেজার সিস্টেমের একটি পরিকল্পিত নকশা। ফ্রন্ট এন্ড ৯১০ nm (চিত্র ১-এর ১.৩) কেন্দ্রীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চিরপড ফেমটোসেকেন্ড পালস এবং ১০৫৪ nm ন্যানোসেকেন্ড পালস তৈরি করে, যা OPCPA দ্বারা চালিত লেজারে (চিত্র ১-এর ১.১ এবং ১.২) প্রবেশ করানো হয়। ফ্রন্ট এন্ড এই পালসগুলোর সিঙ্ক্রোনাইজেশন এবং সেইসাথে প্রয়োজনীয় শক্তি ও স্থানকালিক প্যারামিটারগুলোও নিশ্চিত করে। একটি মধ্যবর্তী OPCPA উচ্চতর পুনরাবৃত্তি হারে (১ Hz) কাজ করে চিরপড পালসটিকে কয়েক দশ জুল পর্যন্ত বিবর্ধিত করে (চিত্র ১-এর ২)। এই পালসটি বুস্টার OPCPA দ্বারা আরও বিবর্ধিত হয়ে একটি একক কিলোজুল রশ্মিতে পরিণত হয় এবং ১২টি অভিন্ন উপ-রশ্মিতে বিভক্ত হয় (চিত্র ১-এর ৪)। চূড়ান্ত ১২টি OPCPA-তে, ১২টি চিরপড আলোক পালসের প্রত্যেকটিকে কিলোজুল স্তরে বিবর্ধিত করা হয় (চিত্র ১-এর ৫) এবং তারপর ১২টি কম্প্রেশন গ্রেটিং (GC, চিত্র ১-এর ৬) দ্বারা সংকুচিত করা হয়। গ্রুপ ভেলোসিটি ডিসপারশন এবং উচ্চ ক্রমের ডিসপারশনকে নির্ভুলভাবে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য ফ্রন্ট এন্ডে অ্যাকোস্টো-অপটিক প্রোগ্রামেবল ডিসপারশন ফিল্টার ব্যবহার করা হয়, যার ফলে সম্ভাব্য ক্ষুদ্রতম পালস প্রস্থ পাওয়া যায়। পালস স্পেকট্রামের আকৃতি প্রায় ১২তম-ক্রমের সুপারগাউসের মতো এবং সর্বোচ্চ মানের ১%-এ স্পেকট্রাল ব্যান্ডউইথ হলো ১৫০ nm, যা ১৭ fs-এর ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম লিমিট পালস প্রস্থের সমতুল্য। প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফায়ারে অসম্পূর্ণ ডিসপারশন ক্ষতিপূরণ এবং নন-লিনিয়ার ফেজ ক্ষতিপূরণের অসুবিধা বিবেচনা করে, প্রত্যাশিত পালস প্রস্থ হলো ২০ fs।
এক্সসেলস (XCELS) লেজারটিতে দুটি ৮-চ্যানেল বিশিষ্ট ইউএফএল-২এম (UFL-2M) নিওডাইমিয়াম গ্লাস লেজার ফ্রিকোয়েন্সি ডাবলিং মডিউল (চিত্র ১-এ ৩) ব্যবহার করা হবে, যার মধ্যে ১৩টি চ্যানেল বুস্টার ওপিসিপিএ (Booster OPCPA) পাম্প করতে এবং ১২টি ফাইনাল ওপিসিপিএ (final OPCPA) পাম্প করতে ব্যবহৃত হবে। অবশিষ্ট তিনটি চ্যানেল স্বাধীন ন্যানোসেকেন্ড কিলোজুল পালসড হিসেবে ব্যবহৃত হবে।লেজার উৎসঅন্যান্য পরীক্ষার জন্য। ডিকেডিপি ক্রিস্টালের অপটিক্যাল ব্রেকডাউন থ্রেশহোল্ড দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকায়, পাম্পড পালসের বিকিরণ তীব্রতা প্রতিটি চ্যানেলের জন্য ১.৫ গিগাওয়াট/বর্গসেমি এবং এর সময়কাল ৩.৫ ন্যানোসেকেন্ড নির্ধারণ করা হয়।
এক্সসেলস (XCELS) লেজারের প্রতিটি চ্যানেল ৫০ পিওয়াট (PW) ক্ষমতার পালস তৈরি করে। মোট ১২টি চ্যানেল মিলে মোট ৬০০ পিওয়াট আউটপুট ক্ষমতা প্রদান করে। মূল টার্গেট চেম্বারে, ফোকাস করার জন্য এফ/১ (F/1) ফোকাসিং এলিমেন্ট ব্যবহার করা হলে, আদর্শ পরিস্থিতিতে প্রতিটি চ্যানেলের সর্বোচ্চ ফোকাসিং তীব্রতা হয় ০.৪৪×১০²⁵ ওয়াট/বর্গসেমি (W/cm²)। যদি পোস্ট-কমপ্রেশন কৌশলের মাধ্যমে প্রতিটি চ্যানেলের পালসকে আরও সংকুচিত করে ২.৬ ফেমটোসেকেন্ডে (fs) আনা হয়, তবে এর সংশ্লিষ্ট আউটপুট পালস ক্ষমতা বেড়ে ২৩০ পিওয়াট হবে, যা ২.০×১০²⁵ ওয়াট/বর্গসেমি (W/cm²) আলোক তীব্রতার সমতুল্য।
আরও বেশি আলোক তীব্রতা অর্জনের জন্য, ৬০০ পিডব্লিউ আউটপুটে, ১২টি চ্যানেলের আলোক স্পন্দনগুলোকে বিপরীত ডাইপোল বিকিরণের জ্যামিতিতে কেন্দ্রীভূত করা হবে, যেমনটি চিত্র ২-এ দেখানো হয়েছে। যখন প্রতিটি চ্যানেলের স্পন্দনের দশা লক করা থাকে না, তখন কেন্দ্রীভূত তীব্রতা ৯×১০²⁵ ওয়াট/বর্গসেমি পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। যদি প্রতিটি স্পন্দনের দশা লক এবং সিঙ্ক্রোনাইজ করা হয়, তবে সুসংগত ফলস্বরূপ আলোক তীব্রতা ৩.২×১০²⁶ ওয়াট/বর্গসেমি পর্যন্ত বৃদ্ধি পাবে। প্রধান টার্গেট রুম ছাড়াও, এক্সসেলস প্রকল্পে ১০টি পর্যন্ত ব্যবহারকারী পরীক্ষাগার অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, যার প্রতিটি পরীক্ষার জন্য এক বা একাধিক রশ্মি গ্রহণ করে। এই অত্যন্ত শক্তিশালী আলোক ক্ষেত্র ব্যবহার করে, এক্সসেলস প্রকল্পটি চারটি বিভাগে পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালানোর পরিকল্পনা করেছে: তীব্র লেজার ক্ষেত্রে কোয়ান্টাম তড়িৎগতিবিদ্যা প্রক্রিয়া; কণার উৎপাদন এবং ত্বরণ; গৌণ তড়িৎচুম্বকীয় বিকিরণের সৃষ্টি; পরীক্ষাগার জ্যোতির্বিজ্ঞান, উচ্চ শক্তি ঘনত্ব প্রক্রিয়া এবং রোগনির্ণয় গবেষণা।
চিত্র ২। প্রধান টার্গেট চেম্বারের ফোকাসিং জ্যামিতি। স্পষ্টতার জন্য, বিম ৬-এর প্যারাবোলিক মিররটিকে স্বচ্ছ অবস্থায় রাখা হয়েছে, এবং ইনপুট ও আউটপুট বিমগুলোতে কেবল দুটি চ্যানেল ১ এবং ৭ দেখানো হচ্ছে।
চিত্র ৩-এ পরীক্ষামূলক ভবনে XCELS লেজার সিস্টেমের প্রতিটি কার্যকরী এলাকার স্থানিক বিন্যাস দেখানো হয়েছে। বিদ্যুৎ, ভ্যাকুয়াম পাম্প, জল পরিশোধন, বিশুদ্ধকরণ এবং শীতাতপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা বেসমেন্টে অবস্থিত। মোট নির্মাণ এলাকা ২৪,০০০ বর্গমিটারের বেশি। মোট বিদ্যুৎ খরচ প্রায় ৭.৫ মেগাওয়াট। পরীক্ষামূলক ভবনটি একটি অভ্যন্তরীণ ফাঁপা সামগ্রিক কাঠামো এবং একটি বাহ্যিক অংশ নিয়ে গঠিত, যার প্রতিটি দুটি বিচ্ছিন্ন ভিত্তির উপর নির্মিত। ভ্যাকুয়াম এবং অন্যান্য কম্পন সৃষ্টিকারী সিস্টেমগুলো কম্পন-বিচ্ছিন্ন ভিত্তির উপর স্থাপন করা হয়েছে, যাতে ভিত্তি এবং সাপোর্টের মাধ্যমে লেজার সিস্টেমে প্রেরিত বিচ্যুতির বিস্তার ১-২০০ হার্জ কম্পাঙ্ক পরিসরে ১০⁻¹⁰ গ্রাম²/হার্জ-এর কম হয়। এছাড়াও, ভূমি এবং যন্ত্রপাতির সরণ পদ্ধতিগতভাবে পর্যবেক্ষণ করার জন্য লেজার হলে একটি ভূ-জরিপ নির্দেশক চিহ্নের নেটওয়ার্ক স্থাপন করা হয়েছে।
এক্সসেলস (XCELS) প্রকল্পের লক্ষ্য হলো অত্যন্ত উচ্চ পিক পাওয়ারের লেজারের উপর ভিত্তি করে একটি বৃহৎ বৈজ্ঞানিক গবেষণা কেন্দ্র তৈরি করা। এক্সসেলস লেজার সিস্টেমের একটি চ্যানেল 10²⁴ W/cm²-এর চেয়ে কয়েকগুণ বেশি ফোকাসড আলোর তীব্রতা প্রদান করতে পারে, যা পোস্ট-কমপ্রেশন প্রযুক্তির মাধ্যমে আরও বাড়িয়ে 10²⁵ W/cm² পর্যন্ত করা সম্ভব। লেজার সিস্টেমের ১২টি চ্যানেল থেকে পালসগুলোকে ডাইপোল-ফোকাস করার মাধ্যমে, পোস্ট-কমপ্রেশন এবং ফেজ লকিং ছাড়াই 10²⁶ W/cm²-এর কাছাকাছি তীব্রতা অর্জন করা যায়। যদি চ্যানেলগুলোর মধ্যে ফেজ সিনক্রোনাইজেশন লক করা হয়, তবে আলোর তীব্রতা কয়েকগুণ বেশি হবে। এই রেকর্ড-ভাঙা পালস তীব্রতা এবং মাল্টি-চ্যানেল বিম লেআউট ব্যবহার করে, ভবিষ্যতের এক্সসেলস কেন্দ্রটি অত্যন্ত উচ্চ তীব্রতা ও জটিল আলোক ক্ষেত্রের বিন্যাস নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করতে এবং মাল্টি-চ্যানেল লেজার বিম ও সেকেন্ডারি রেডিয়েশন ব্যবহার করে বিভিন্ন মিথস্ক্রিয়া নির্ণয় করতে সক্ষম হবে। এটি অতি-শক্তিশালী তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্রের পরীক্ষামূলক পদার্থবিজ্ঞানের ক্ষেত্রে একটি অনন্য ভূমিকা পালন করবে।
পোস্ট করার সময়: ২৬ মার্চ, ২০২৪