Laut ausländischen Medienberichten hat das Berkeley Laboratory Laser Accelerator (Bella) Center im Berkeley National Laboratory des US-Energieministeriums ein innovatives optisches System entwickelt und getestet, das die Position von Hochleistungs-Laserstrahlen genau misst und steuert und auf die zeigt vorherige Genauigkeit. Winkel - den Laserstrahl nicht unterbrechen oder stören. Dieses neue System wird Benutzern in der wissenschaftlichen Gemeinschaft helfen, Hochleistungslaser zu maximieren.
Diese experimentelle Verifizierungsarbeit wird von Berkeley Lab und Ph.D. in Berkeley, California University. Ihre Forschung wurde in einem Artikel in „High Power Laser Science and Engineering“, „High Power Laser Science and Engineering“ beschrieben.
CAMERON GEDDES vom Berkeley Laboratory Accelerator Technology and Application Physical Ministry (ATAP) sagte: "Dies ist ein enormer Fortschritt bei der Messung und Steuerung, von dem die Hochleistungslaseranlagen der Welt profitieren werden." Das Bella-Zentrum ist Teil der Abteilung.
Keine Interferenzmessung
Einige Benutzer mit anspruchsvollen Anwendungen wissen, dass sich der Laserstrahl innerhalb eines minimalen Bereichs bewegt, um selbst auf die am besten kontrollierten Vibrationen und Schwankungen in der Laborumgebung zu reagieren. ISONO sagte: "Wenn Sie das Ziel verfehlen, können Sie, solange Sie ein paar Mikrometer haben, einen Unterschied zwischen den unnötigen Ergänzungen der erstaunlichen Wissenschaft und dem Hintergrundrauschen machen." Ein winziger Direktiven-Offset kann auch zu unnötiger Komplexität führen. Hier funktioniert der Diagnosesensor und das Feedbacksystem.
Keine Interferenzmessung
Einige Benutzer mit anspruchsvollen Anwendungen wissen, dass sich der Laserstrahl innerhalb eines minimalen Bereichs bewegt, um selbst auf die am besten kontrollierten Vibrationen und Schwankungen in der Laborumgebung zu reagieren. „Wenn Sie das Ziel verfehlen, können Sie, solange Sie ein paar Mikrometer haben, einen Unterschied zwischen den unnötigen Ergänzungen der erstaunlichen Wissenschaft und dem Hintergrundrauschen machen.“ Ein winziger Direktiven-Offset kann auch zu unnötiger Komplexität führen. Hier funktioniert der Diagnosesensor und das Feedbacksystem.
Kern dieser neuen Methode ist eine Laserarchitektur mit drei Schlüsseleigenschaften. Erstens liefert es fünf Hochleistungsimpulse und tausend Niedrigleistungsimpulse pro Sekunde, die alle dem gleichen Weg folgen. Zweitens ist die Strahllinie so ausgelegt, dass sie den Hochleistungsimpuls und die Größe und Divergenz des Niedrigleistungsimpulses optimiert. Schließlich wird einer der Drahtspiegel mit reflektiertem Strahl durch einen innovativen keilförmigen Spiegel ersetzt, der eine spezielle Beschichtung auf der Vorder- und Rückseite des Spiegels aufweist.
Nahezu alle Hauptstrahlen werden von der Vorderfläche des optischen Elements reflektiert, ohne von anderen signifikanten Effekten beeinflusst zu werden. Ein kleiner Teil des Strahls (1 Prozent der Eingangsleistung) breitet sich durch die vordere Oberfläche aus und wird von der hinteren Oberfläche reflektiert. Dieser "Zeugnisstrahl" ist fast parallel zum Hauptstrahl durch jedes nachfolgende optische Gerät, und es gibt ausreichend Nebenschluss, um die Platzierung des Instruments zu erleichtern. Das Endergebnis ist, dass der Ausrichtungswinkel und die seitliche Position des Lichtstrahls mit der Fernlichthöhe in Beziehung stehen.
Isono sagte, das Ergebnis sei "eine Messung, die den Hauptlaserstrahl nicht stört, aber sehr genau ist, um uns seine Situation mitzuteilen".
Vorteile für das Bella Center und anderswo
Ein neueres Ziel der Forscher ist es, diese diagnostische Methode als Teil des Feedback-Systems zur aktiven Stabilisierung der seitlichen Position und des Ausrichtungswinkels des Lasers zu verwenden. Vorläufige Studie zum Bella-Zentrum mit 100-Terawatt-Lasern wird angestrebt. Das Manuskript veranschaulicht die Aussicht auf den Jitter des 5-Hz-Hochleistungslasers durch aktives Stabilisieren der Laserimpulsfolge mit 1 kHz niedriger Leistung. Die Vibration und Bewegung des Laserstrahls trat in einigen zehn Hertz auf, was vollständig im Bereich praktischer Rückkopplungssysteme liegt. Es wird erwartet, dass sich die Position und der Winkel der Übertragung von Hochleistungslaserimpulsen um das Fünffache verbessern werden.
Die Entwicklung des Laser-Plasma-Teilchenbeschleunigers (LPAS) ist die Hauptaufgabe des Zentrums der Bella, was die potenziellen Vorteile dieser Innovation widerspiegelt. LPAS erzeugt ein superhohes elektrisches Feld, das die geladenen Teilchen sehr schnell beschleunigen kann, und gibt damit Hoffnung auf die nächste Generation erschwinglicherer Beschleuniger, die in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden können. Da der LPA in einem dünnen hohlen Rohr oder einer "Kapillare" beschleunigt wird, profitieren sie stark von einer verbesserten Steuerung der Position und des Ausrichtungswinkels des Antriebslaserstrahls.
Eine direkte Anwendung im Zentrum von BELLA ist die Bereitstellung eines Elektronenstrahls für den freien elektronischen Laser (FEL) unter Verwendung eines lasergetriebenen Plasmabeschleunigers – die Vorrichtung kann einen helleren Photonenpuls als die sichtbare Lichtenergie und eine kurze Wellenlänge erzeugen.
Isono sagte: „Der Risoter, das magnetische Array im FEL-Kern, hat sehr strenge Anforderungen an die Akzeptanz des Elektronenstrahls, die in direktem Zusammenhang mit dem Ausrichtungswinkel und den horizontalen Schwankungen des LPA-Antriebslasers stehen.“
Das vorgeschlagene Kbella ist ein Lasersystem der nächsten Generation, das in Kombination mit hoher Leistung und Kilohertz-Wiederholung eine mögliche Anwendung sein wird. „Diese Arbeit beschränkt sich nicht auf die Laser-Plasma-Beschleunigung“, sagte der Direktor des Bella Centers. Eric Eric Esarey. "Es löst eine spezifische Nachfrage für die gesamte Hochleistungslaserindustrie, die beweist, dass Hochleistungspulse mit geringer Leistung kopiert werden, ohne offensichtliche Interferenzen. Jeder Ort, an dem Hochleistungslaserstrahlen mit einer bestimmten Genauigkeit an jede Anwendung weitergegeben werden können, wird diese Diagnose bringen große Veränderungen. Denken Sie an das Laser-Partikelkollisionsexperiment oder die Wechselwirkung zwischen Laser- und Mikrometer-Präzisionszielen. "
