El láser Vulcan es un láser infrarrojo de vidrio de neodimio de 8 haces y petavatios que se encuentra en la instalación central de láser del laboratorio Rutherford Appleton en Oxfordshire, Reino Unido. Fue el primer láser operativo de la instalación.
Está diseñado para ofrecer una irradiancia en el objetivo de 10 21 W / cm 2 para un programa experimental de amplio alcance en física fundamental y aplicaciones avanzadas. Esto incluye la interacción de la luz de intensidad súper alta con la materia, la investigación de la fusión por ignición rápida, las reacciones nucleares inducidas por fotones, la aceleración de electrones e iones por ondas de luz, la astrofísica en el laboratorio y la exploración del mundo del plasma dominado por la relatividad .
En 2005, el láser Vulcan fue el láser enfocado de mayor intensidad del mundo, certificado por el Libro Guinness de los Récords Mundiales, capaz de producir un rayo láser de petavatios con una intensidad enfocada de 10 21 W / cm 2 . [1]
Áreas objetivo
Actualmente hay dos áreas objetivo activas, el área objetivo Petawatt y el área objetivo oeste, luego del desmantelamiento del área objetivo este.
Área objetivo Oeste
Target Area West opera con líneas de haz de doble pulso corto que entregan intensidades de 10 19 W / cm 2 para experimentos de bomba-sonda usando óptica de enfoque F3; hay otras configuraciones disponibles. [2] Se pueden configurar seis haces de pulsos largos junto con los pulsos cortos en múltiples configuraciones, incluida la compresión de un solo lado, cilíndrica y esférica. Los haces de pulsos largos se pueden operar con longitudes de pulso desde 0.5ns hasta 8ns y energía de 50J a 300J por haz. Se pueden establecer varias configuraciones de pulso, incluidos pre y post pulsos.
Petavatio del área objetivo
Target Area Petawatt proporciona un solo pulso corto en el objetivo con una línea de luz de pulso largo. Está configurado para entregar la mayor intensidad a través de un gran espejo parabólico. [3] Al igual que con Target Area West, son posibles varias configuraciones de pulso.
Actuación
Vulcan puede entregar 500J en el objetivo en un pulso comprimido de 500fs dando una irradiancia máxima de 10 21 W / cm 2 en un punto focal de 5 μm. Este rendimiento no es posible únicamente con los amplificadores de vidrio Nd: ya que el estrechamiento de la ganancia reduciría el ancho de banda del pulso por debajo de un límite requerido para soportar la duración del pulso.
- Un novedoso sistema de amplificación frontal basado en la amplificación de pulso con chirrido paramétrico óptico [4] [5] (OPCPA), que implica que el pulso se estire temporalmente como preamplificación, seguido de un compresor de pulsos. Esto genera pulsos de alrededor de 10 mJ en un gran ancho de banda (1 mJ nm -1 ) para inyección en la cadena del amplificador de disco y varilla de Vulcan.
- La cadena del amplificador está optimizada para el ancho de banda utilizando una combinación de medios de amplificación de Nd: fosfato y Nd: silicato.
- Se implementó un sistema de óptica adaptativa (AO) para mejorar la calidad del haz hasta una difracción cercana limitada.
Ver también
Referencias
- ^ VULCAN en el Libro Guinness de los récords mundiales por segundo año consecutivo (CLF, sitio web de Laser)
- ^ http://www.stfc.ac.uk/CLF/Facilities/Vulcan/Vulcan+Target+Areas/13886.aspx
- ^ http://www.stfc.ac.uk/CLF/Facilities/Vulcan/Vulcan+Target+Areas/13887.aspx
- ^ Enciclopedia de física y tecnología láser: https://www.rp-photonics.com/chirped_pulse_amplification.html
- ^ D. Strickland y G. Mourou, "Compresión de pulsos ópticos chirridos amplificados", Opt. Comun. 56, 219 (1985)
enlaces externos
- Vulcan y otros láseres en el CCLRC
- Láser Vulcan
- Brenner, Ceri. "Láser súper intenso" . Ciencia entre bastidores . Brady Haran .