Лазер Аргус

Лазер Аргус, вид сверху. Область целевой камеры находится у дальней стены (вверху слева).

Argus представлял собой двухлучевой мощный инфракрасный , легированном неодимом на кварцевом стекле, лазер с выходной апертурой 20 см (7,9 дюйма), построенный в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в 1976 году для исследования термоядерного синтеза с инерционным ограничением . Argus продвинул исследование взаимодействия лазера с мишенью и проложил путь к созданию его преемника, 20-лучевого лазера Шива .

Из некоторых более ранних экспериментов в ICF было известно, что когда большие лазерные системы усиливают свои лучи сверх определенной точки (обычно около уровня гигаватт), начинают проявляться нелинейные оптические эффекты из-за очень интенсивной природы света. Самым серьезным эффектом среди них было « линзирование Керра », при котором, поскольку луч настолько интенсивен, что во время прохождения через воздух или стекло электрическое поле света фактически изменяет показатель преломления материала и приводит к тому, что луч становится самые интенсивные точки «самофокировки» вплоть до нитевидных структур чрезвычайно высокой интенсивности. Когда луч распадается на такие нити чрезвычайно высокой интенсивности, он может легко превысить порог оптического повреждения лазерного стекла и другой оптики, серьезно повреждая их, создавая ямки, трещины и серые дорожки через стекло. Эти эффекты стали настолько серьезными уже после нескольких первых этапов усиления ранних лазеров, что считалось практически невозможным превысить уровень гигаватт для лазеров ICF без разрушения самого лазера после всего лишь нескольких выстрелов.

Чтобы улучшить качество усиленных лучей, LLNL начала экспериментировать с использованием пространственных фильтров в однолучевом лазере Cyclops , построенном в прошлом году. Основная идея заключалась в том, чтобы расширить лазерное устройство до очень длинной «линии луча», на которой любые дефекты, накапливающиеся в луче, будут последовательно устраняться после каждой стадии усиления. Ряд трубок с линзами на обоих концах фокусировал свет в точку (точку фокуса), где он проходил через точечное отверстие, которое отклоняло рассеянный несфокусированный свет, сглаживая луч и устраняя пятна высокой интенсивности, которые в противном случае были бы дальнейшее усиление приводит к повреждению оптики ближнего света. Эта техника оказалась настолько успешной на Аргусе, что ее часто называли «спасителем лазерного ICF».

После успеха Циклопа 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 лучей, каждая из которых повышала мощность, пока она не достигла в общей сложности около 1 килоджоуля и 1-2 тераватт на луч. Такой интенсивности было бы невозможно достичь без использования пространственной фильтрации. Аргус был разработан в первую очередь для характеристики больших лазерных лучей и взаимодействия лазера с мишенью. Попыток фактически достичь состояния термоядерного зажигания в устройстве не предпринималось, поскольку считалось, что это невозможно при энергиях, которые Аргус был способен доставить. Однако Argus использовался для дальнейшего исследования более высоких мощностей так называемых мишеней типа «взрывающийся толкатель» и для разработки рентгеновских диагностических камер для наблюдения за горячей плазмой в таких мишенях - метод, имеющий решающее значение для характеристики характеристик мишени на более поздних лазерах ICF. .

Аргус был способен производить в общей сложности около 4 тераватт мощности короткими импульсами длительностью до 100 пикосекунд или около 2 тераватт мощности в более длинном импульсе длительностью 1 наносекунду (~ 2 килоджоуля ) на мишени из термоядерной топливной капсулы диаметром 100 микрометров . Он стал первым лазером, который проводил эксперименты с использованием рентгеновских лучей, получаемых при облучении хольраума . Снижение производства энергии жесткого рентгеновского излучения за счет производства горячих электронов при использовании лазерного света с удвоенной и утроенной частотой (в отличие от инфракрасного света, непосредственно производимого самим лазером) было впервые замечено на Аргусе. Этот метод также будет позже проверен в режиме прямого привода (как на LLE , так и на лазере Novette ) и впоследствии использован для увеличения энергии лазера для достижения эффективности связи с плазмой в экспериментах почти на всех последующих устройствах инерционного удержания лазера. «Аргус» был остановлен и демонтирован в сентябре 1981 года. Максимальная мощность термоядерного синтеза для целевых взрывов на «Аргусе» составляла около 10 ⁹ нейтронов за выстрел.

См. также

• Лазер
• Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса
• Список лазерных статей
• Список типов лазеров

Внешние ссылки

• https://web.archive.org/web/20041109063036/http://www.llnl.gov/50science/lasers.html
• http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/16710-UOC0xx/native/16710.pdf
• http://adsabs.harvard.edu/abs/1978ApOpt..17..999S