Самый мощный в мире лазер

Самый мощный в мире лазер

усилитель самого мощного лазера в мире

Называется Nova.

На самом деле он не один – за первенство в этой гонке негласно соревновались два лазера. Один был произведен в Техасе. Техасский унивеситиет в Остине (University of Texas at Austin) в 2008 году построил лазер мощностью в один квадриллион ватт (1,000,000,000,000,000). Один петаватт мощности – это в 2000 раз больше мощности всех электростанций США.

Самый мощный в мире лазер был построен для изучения поведения веществ при сверхвысоких нагрузках и температурах. Например ученые надеются с его помощью моделировать небольшие сверхновые.

“Мы можем вводить материалы в состояния, которые невозможно получить в на земле (в обычных условиях) – говорит Микаэль Мартинес (Mikael Martinez), менеджер лазерного проекта – Раньше вы должны были бы выйти в космос и находится в непосредственной близости от взрывающейся звезды, чтобы наблюдать то, что мы планируем наблюдать здесь,  в Техасе”

Заявленная мощность лазера вовсе не утка и не обман. Мощность лазера это энергия лазерного импульса, измеряемая в джоулях, поделенная на продолжительность импульса, измеряемую в секундах, вплоть до миллионных и миллиардных долей секунды. Чтобы получить большую мощность лазера, энергию нужно либо просто увеличить, либо испустить за меньшее время, т.е. сфокусировать её.

Проблема лазерных технологий и одновременно их мощность кроется именно в “упаковке” энергии лазера “во время”.

Решение этой проблемы заключается в размещение на 1500 кв. футов площади сложнейшей головоломки-конвейера, содержащей в себе множество компрессоров, линз, транспортеров и усилителей, позволяющих правильно “упаковать” энергию лазера. Начинается самый мощный в мире лазер с seed laser, выдающего импульс в несколько сотен фемтосекунд ( 10-15 секунды). Проходя через весь конвейер он набирает мощность.

первый усилитель самого мощного лазера в мире
второй усилитель самого мощного лазера в мире

В первую очередь луч seed laser проходит сквозь стретчер (stretcher). Это дифракционная решетка, которая уменьшает длинну волны лазера с фемтосекундного диапазона в наносекундный. Это преобразование сильно уменьшает энергию лазера, она падает от наноджоулей до пикождоулей. Ученые мирятся с этим эффектом, потому что луч становится более управляем на подходе к следующему этапу: усилению.

Усиление проходит в несколько этапов. В первую очередь лазерный луч насыщается энергией с помощью процесса называемого оптико-параметрическим усилением и производится с помощью специальных отражающих кристаллов и самых разных вспомогательных лазеров. К этому моменту энергия самого мощного в мире лазера становится равной одному джоулю, что уже неплохо. Затем луч попадает в стержневой усилитель, 24 сантиметровый кусок стекла, где с помощью мощный ламп, излучающих спектр, который луч может поглотить. Луч проходит через усилители 8 раз, что бы набрать мощность до 20 джоулей.

Наконец луч проходит в дисковый усилитель, где с помощью двух кусков стекла и ламп мазер набирает мощность в 250 джоулей. Его фото вы можете видеть в начале статьи.

усилитель самого мощного лазера в мире

Финальной стадией процесса является компрессор. Это как та самая “упаковочная машина”, позволяющая фокусировать энергию лазера в импульс длящийся всего 150 фемтосекунд. Это происходит с помощью более мощной дифракционной решетки, которая порежмает длинну волны на более короткую.

Мы играем с лазером – подводит итог Мартинес – мы берем короткий импульс и растягиваем луч, чтобы можно было накачать его энергией, а потом сжимаем его обратно.”

Несмотря на потери входящей энергии импульс получается колоссально мощным из-за малого времени его испускания в мишень.

Самый мощный в мире лазер стоит 7 миллионов долларов и спонсирется Национальной Администрацией по Ядерной Безопасности США (National Nuclear Security Administration of USA).

Однако вернемся к Nova. Этот экспериментальный проект является лидером, хоть он и старше Техасского, однако за ним числится рекорд мощности 1,25 петавата мощности. Про этот лазер мы расскажем в следующей статье.

Материалы с сайта wired.com