Лазер Аргус - Argus laser

Вид сверху лазера Argus. Область целевой камеры находится у дальней стены (вверху слева).

Аргус был двухлучевой большой мощности инфракрасный неодим допированный кварцевое стекло лазер с выходной апертурой 20 см (7,9 дюйма) на Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора в 1976 г. для изучения термоядерный синтез с инерционным удержанием. Argus продвинул исследования взаимодействия лазера с мишенью и подготовил почву для создания его преемника, 20-лучевого Шива лазер.

Из некоторых более ранних экспериментов в ICF было известно, что когда большие лазерные системы усиливают свои лучи за пределами определенной точки (обычно около уровня гигаватт), нелинейно-оптический эффекты начнут появляться из-за очень интенсивного света. Самый серьезный эффект среди них был "Керровское линзирование ", где, поскольку луч настолько интенсивен, что при его прохождении через воздух или стекло электрическое поле света фактически изменяет показатель преломления материала и заставляет луч в наиболее интенсивных точках «самофокусироваться» вплоть до нитевидных структур чрезвычайно высокой интенсивности. Когда луч коллапсирует на такие волокна чрезвычайно высокой интенсивности, он может легко превысить порог оптического повреждения лазерного стекла и другой оптики, серьезно повредив их, создав ямки, трещины и серые следы на стекле. Эти эффекты стали настолько серьезными после первых нескольких этапов усиления первых лазеров, что было практически невозможно превысить гигаваттный уровень для лазеров ICF, не разрушив сам лазер всего за несколько выстрелов.

Чтобы улучшить качество усиленных лучей, LLNL начала экспериментировать с использованием пространственные фильтры в однолучевой Циклоп лазер, построенный в прошлом году. Основная идея заключалась в том, чтобы расширить лазерное устройство до очень длинной «линии луча», по которой любые недостатки, накопившиеся в луче, будут последовательно устраняться после каждой стадии усиления. Серия трубок с линзами на обоих концах фокусировала бы свет до точки (фокусной точки), где он проходил бы через точечное отверстие, которое отклоняло бы рассеянный несфокусированный свет, сглаживая луч и устраняя пятна высокой интенсивности, которые в противном случае были бы далее усиливается, вызывая повреждение оптики нисходящего луча. Эта техника была настолько успешной на Аргусе, что ее часто называли «спасителем лазерной ICF».

После успеха Cyclops в сглаживании лучей следующим шагом было дальнейшее увеличение энергии и мощности получаемых лучей. Argus использовал серию из пяти групп усилителей и пространственных фильтров, расположенных вдоль линий луча, каждая из которых увеличивала мощность до тех пор, пока она не достигла в сумме примерно 1килоджоуль и 1-2 тераватта на луч. Таких интенсивностей было бы невозможно достичь без использования пространственной фильтрации. Аргус был разработан, в первую очередь, для характеристики больших лазерных лучей и взаимодействий лазер-мишень, не было никаких попыток фактически достичь состояния воспламенения от термоядерного синтеза в устройстве, поскольку это считалось невозможным при энергиях, которые Аргус был способен доставить. Однако Argus использовался для дальнейшего изучения более высоких выходов так называемых "взрывающихся толкающих" мишеней и для разработки рентгеновских диагностических камер для наблюдения за горячей плазмой в таких мишенях - методика, имеющая решающее значение для определения характеристик мишени на более поздних лазерах ICF. .

Аргус был способен произвести в общей сложности около 4 тераватты мощности короткими импульсами продолжительностью до 100 пикосекунд или около 2 тераватт мощности в более длительном импульсе длительностью 1 наносекунд (~ 2 килоджоули ) на 100 микрометр диаметр капсулы термоядерного топлива. Он стал первым лазером, в котором проводились эксперименты с использованием Рентгеновские лучи производится путем облучения Hohlraum. Сниженное производство энергии жесткого рентгеновского излучения за счет производства горячих электронов при использовании частота удвоена и утроенный лазерный свет (в отличие от инфракрасного света, производимого непосредственно самим лазером) был впервые замечен на Аргусе. Этот метод также будет позже проверен в режиме прямого привода (как на LLE и Лазер Novette ) и впоследствии использовался для увеличения энергии лазера для достижения эффективности связи плазмы в экспериментах почти на всех последующих лазерных устройствах инерционного удержания. Аргус был остановлен и демонтирован в сентябре 1981 года. Максимальная мощность термоядерного синтеза для целевых взрывов на Аргусе составляла около 109 нейтроны за выстрел.

Смотрите также

внешняя ссылка