Dolar 9,3218
Euro 10,8357
Altın 529,53
BİST 1.418
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 16 °C
Sağanak Yağışlı

Yüksek Güçlü Lazerlerin Işın Kontrolünde Emsalsiz Doğruluk için Optik Yenilik Anahtarı

09.08.2021
33
Yüksek Güçlü Lazerlerin Işın Kontrolünde Emsalsiz Doğruluk için Optik Yenilik Anahtarı

Berkeley Lab doktora öğrencisi Fumika Isono (ortada), BELLA Merkezi Direktör Yardımcısı Jeroen van Tilborg (sağda) ve araştırma bilimcisi Sam Barber, BELLA Center’ın 100-TW sınıfı lazerlerinden birinde yeni bir lazer stabilizasyon deneyi kurdu. Kredi: Marilyn Sargent/Berkeley Laboratuvarı

Berkeley Lab Optik Yeniliği, Yüksek Güçlü Lazerlerin Titreşimlerini Sakinleştirebilir

Energy’nin Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndaki (Berkeley Lab) Berkeley Lab Lazer Hızlandırıcı (BELLA) Merkezi, benzeri görülmemiş yüksek güçlü lazer ışınlarının konumunu ve işaret açısını hassas bir şekilde ölçmek ve kontrol etmek için yenilikçi bir optik sistem geliştirdi ve test etti. kesinlik – kirişleri kesmeden veya bozmadan. Yeni sistem, bilimlerdeki kullanıcıların yüksek güçlü lazerlerden en iyi şekilde yararlanmalarına yardımcı olacak.

Deneysel doğrulama çabası, Berkeley Lab ve UC Berkeley’den doktora adayı Fumika Isono tarafından yönetildi. Bulguları, yakın zamanda Cambridge University Press dergisi tarafından yayınlanan bir makalede anlatılıyor. Yüksek Güçlü Lazer Bilimi ve Mühendisliği.

BELLA Center’ın da bir parçası olduğu Berkeley Lab’ın Hızlandırıcı Teknolojisi ve Uygulamalı Fizik (ATAP) Bölümü Direktörü Cameron Geddes, “Bu, dünya çapındaki yüksek güçlü lazer tesislerine fayda sağlayacak, ölçüm ve kontrolde muazzam bir gelişmedir” dedi.

Rahatsızlık olmadan ölçüm

İnsanlar bir lazeri o kadar hassas olarak düşünürler ki, dile metafor olarak geçerler, ancak zorlu uygulamalara sahip kullanıcılar, lazer ışınlarının en kontrollü laboratuvar ortamının bile titreşimlerine ve değişkenliğine yanıt olarak küçük bir ölçekte hareket ettiğini bilirler.

Isono, “Hedefi birkaç mikron kadar kaçırmak, şaşırtıcı bilim ile arka plan gürültüsüne istenmeyen bir ekleme arasındaki farkı yaratabilir” dedi.

Derecenin binde birinden daha az olan işaret açısı ofsetleri de istenmeyen karmaşıklıklara neden olabilir. İşte burada teşhis sensörleri ve geri bildirim sistemleri devreye giriyor.

İşin püf noktası, bu parametreleri hem doğru hem de ışını kesmeden ölçmektir. Geleneksel yöntemler, ya darbelerini keserek (her halükarda yoğun, yüksek güçlü ışınlar için zor olan) ışının gücünü büyük ölçüde azaltır ya da ışını tam olarak iletilmediği için ölçmedikleri için yanlışlıklara maruz kalırlar. BELLA Center’ın yenilikçi yaklaşımı, huzme hattında özel olarak tasarlanmış bir son optiğin arka yüzeyinden yansıyan ana huzmenin düşük güçlü tam bir kopyasını ayırmayı ve izlemeyi içerir.

Bu yeni yaklaşımın kalbi, üç temel özelliğe sahip bir lazer mimarisidir. İlk olarak, aynı yolu izleyerek aynı anda beş yüksek güçlü darbe ve saniyede bin düşük güçlü darbe sağlar. İkinci olarak, ışın hattı tasarımı, boyut ve sapma açısından yüksek güçlü ve düşük güçlü darbeleri tutmak için optimize edilmiştir. Son olarak, yansıtıcı ışın çizgili aynalardan birini hem ön hem de arka yüzeylerde özel kaplamalara sahip yenilikçi kama biçimli bir reflektörle değiştirir.

Uzun huzmenin neredeyse tamamı, aksi fark edilir şekilde etkilenmeden optiğin ön yüzeyinden yansır. Giriş gücünün belki de %1’ini temsil eden küçük bir ışın parçası, ön yüzey boyunca yayılır ve arka yüzeyden yansır. Bu “tanık ışını”, ölçüm cihazlarının kolayca yerleştirilmesi için yeterli sapma ile neredeyse ana ışına paralel olarak sonraki optiklerden geçer. Nihai sonuç, ana ışınınkilerle yüksek oranda ilişkili olan işaretleme açısına ve enine konuma sahip bir tanık ışındır.

Isono, sonucun “ana lazer ışınına müdahale etmeyecek, ancak bize bunu çok doğru bir şekilde anlatan bir ölçüm” olduğunu söyledi.

BELLA Center ve ötesi için faydaları

Yakın gelecekteki bir hedef, bu teşhisi, lazerin enine konumunun ve işaretleme açısının aktif stabilizasyonu için bir geri bildirim sisteminin parçası olarak kullanmaktır. BELLA Center’da 100 terawatt lazer ile yapılan ön çalışmalar umut verici olmuştur. El yazması, düşük güçlü 1 kHz lazer darbe trenini aktif olarak stabilize ederek yüksek güçlü 5 Hz lazer üzerindeki titreşimleri ortadan kaldırma olasılığını ortaya koymaktadır. Lazer ışını titreşimi ve hareketinin, pratik bir geri besleme sisteminin menzili içinde olan, birkaç on hertzlik bir ölçekte meydana geldiği gözlemlendi. Yüksek güçlü lazer darbe iletiminin pozisyonunda ve açısında beş kat iyileştirme bekleniyor.

Kama Şeklinde Optik

Berkeley Lab inovasyonunun kalbinde, uzun huzme için %99 yansıtıcı ön yüzeye ve düşük güçlü bir tanık ışınını yansıtan kama arka yüzeye sahip kama biçimli bir optik yer alır. Yansıtılan her iki ışın da, neredeyse aynı yollar boyunca neredeyse aynı mesafede bir odak noktasına getirilir, böylece tanık ışını, ana ışın ile aynı hareketlere maruz kalır. Kredi bilgileri: Berkeley Laboratuvarı

Lazerin gelişimi-plazma BELLA Center’ın birincil görevi olan parçacık hızlandırıcıları (LPA), bu yeniliğin potansiyel faydasını örneklemektedir. LPA’lar, yüklü parçacıkları çok hızlı bir şekilde hızlandıran ultra yüksek elektrik alanları üretir ve böylece çok çeşitli uygulamalar için yeni nesil daha kompakt, daha uygun fiyatlı hızlandırıcılar vaadini sunar. LPA’lar hızlanmalarını ince bir içi boş tüp veya “kılcal boru” içinde gerçekleştirdikleri için, sürücü lazer ışını konumu ve işaretleme açısının geliştirilmiş kontrolünden büyük ölçüde faydalanacaklardır.

BELLA Center’daki acil uygulamalardan biri, serbest elektron lazeri (FEL) için elektron ışınları sağlamak üzere lazerle çalışan bir plazma hızlandırıcının (LPA) kullanılmasıdır – bu, lazerden çok daha yüksek enerjide ve daha kısa dalga boyunda parlak foton darbeleri üreten bir cihazdır. görülebilir ışık.

Isono, “FEL’in kalbindeki manyetik dizilim olan ondülatör, doğrudan LPA sürücü lazer işaretleme açısı ve enine dalgalanmalarla ilgili olan elektron ışını kabulü konusunda çok katı gereksinimlere sahiptir” dedi.

Yüksek gücü bir kilohertz tekrarlama oranıyla birleştirecek yeni nesil bir lazer sistemi olan önerilen kBELLA, başka bir olası uygulama olacaktır.

Dünya çapındaki lazer laboratuvarlarından ilgi bekleniyor. BELLA Merkezi Direktörü Eric Esarey, “Bu çalışma lazer-plazma hızlandırma ile sınırlı değil” dedi. “Yüksek güçlü lazer topluluğu genelinde belirli bir ihtiyaca hitap ediyor, yani yüksek güçlü darbenin ilişkili düşük güçlü bir kopyasını önemli bir müdahale olmadan kanıtlıyor. Herhangi bir uygulamaya yüksek güçlü bir lazer ışınının belirli bir hassasiyetle iletilmesi gereken her yerde, bu tanılama büyük bir fark yaratacaktır. Lazer-parçacık çarpışma deneylerini veya kılcal damarlar veya damlacıklar gibi mikron hassasiyetli hedeflerle lazer etkileşimlerini düşünün.

Referans: Fumika Isono, Jeroen van Tilborg, Samuel K. Barber, Joseph Natal, Curtis Berger, Hai-En Tsai, Tobias tarafından “100 TW sınıfı lazer darbelerinin nihai odağında yüksek güçlü pertürbatif olmayan lazer iletim teşhisi” Ostermayr, Anthony Gonsalves, Cameron Geddes ve Eric Esarey, 26 Mayıs 2021, Yüksek Güçlü Lazer Bilimi ve Mühendisliği.
DOI: 10.1017/hpl.2021.12

Çalışma, Yüksek Enerji Fiziği Ofisi ve Gordon ve Betty Moore Vakfı’na ek olarak, Jeroen van Tilborg’a Erken Kariyer Araştırma Programı hibesi ile DOE Bilim Ofisi, Temel Enerji Bilimleri Ofisi tarafından desteklenmiştir.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.