OPCPA система сверхвысокой пиковой мощности серии SYLOS 2A

С момента своего изобретения лазеры были чрезвычайно эффективны для улучшения нашего понимания молекулярной и атомной структуры вещества и связанных с ним динамических событий. Однако энергии лазерного импульса было недостаточно для более глубокого исследования других частиц – нуклонов и их компонентов в кварках или диссоциации вакуума. Европейское Сообщество разработало новый тип крупномасштабной лазерной инфраструктуры, специально предназначенной для получения максимальной пиковой мощности и фокусированной интенсивности: Инфраструктура экстремального освещения (ELI). ELI был спроектирована как первая лазерная установка класса exawatt (ЭВт), эквивалентная мощности, в 1000 раз превышающей мощность Национальной системы зажигания (NIF; лазерный комплекс имитации ядерных испытаний). Вырабатывая кДж энергии за 10 фс, ELI предоставит обществу широкие преимущества, начиная от улучшения онкологического лечения, медицинской и биомедицинской визуализации, быстрой электроники и нашего понимания старения материалов ядерных реакторов до разработки новых методов обработки ядерных отходов.

Объект будет основан на четырех участках. Три из них располагаются в Чехии, Венгрии и Румынии. ELI-ALPS, базирующаяся в Сегеде (Венгрия), является одним из трех столпов ELI инфраструктуры и еще больше углубит знания в фундаментальной физике за счет возможности получения интенсивных лазерных импульсов с высокой частотой следования в аттосекундном масштабе времени. Современные технологические ограничения будут преодолены путем использования новых концепций. Технологической основой ELI-ALPS является оптическое параметрическое усиление чирпированных лазерных импульсов (OPCPA).

Такой подход накачки специализированными твердотельными источниками с короткой длительностью импульсов (уровни пс) и их гармониками будет конкурентоспособен с традиционной фемтосекундной технологией (на основе титан-сапфирового лазера) с точки зрения эффективности накачки и значительно превзойдет предыдущие технологии с точки зрения средней мощности, контрастности, ширины лазерной линии и, как следствие, степени контроля генерируемого излучения. Лазерная архитектура ELI-ALPS будет состоять из трех основных линий лазерного излучения, работающих при разных режимах частоты следования и пиковых мощностей: высокая частота следования импульсов (HR): 100 кГц, > 5 мДж, < 6 фс; одиночный цикл (SYLOS): 1 кГц, > 100 мДж, < 5 фс; высокое поле (HF): 10 Гц, 34 Дж, < 17 фс.

Одноцикловый лазер SYLOS1 (первая стадия проекта SYLOS), в котором используется технология OPCPA, разработанная в Вильнюсском университете, был разработан и изготовлен консорциумом двух литовских компаний – Ekspla и Light Conversion.

Консорциум выиграл тендер на закупку SYLOS1 в 2014 году. Система была установлена 15 мая 2019 года и генерирует импульсы со стабилизированной фазой несущей частоты (CEP): импульсы длительностью 6.6 фс с пиковой мощностью > 5 Вт и средней выходной мощностью 35 Вт при частоте 1 кГц.

• Сердцем системы являются проверенные временем Yb:KGW и Nd:YAG лазеры с диодной накачкой и частотой 1 кГц, не требующие больших затрат на содержание
• Средняя выходная мощность > 35 Вт в сочетании с пиковой мощностью > 5 ТВт, стабильность фазы несущей частоты до 220 мрад, длительность импульса менее 7 фс при центральной длине волны 880 нм
• Пассивные CEP-стабилизированные импульсы без усиленного спонтанного излучения (ASE) имеют превосходную стабильность выходных параметров в течение 24 часов непрерывной работы
• Несмотря на свой уникальный набор характеристик, это все еще система настольного типа
• Сложная система самодиагностики обеспечивает автономную работу и стабильность выходных характеристик в течение всего дня без вмешательства оператора

• Фундаментальные исследования в области физики элементарных частиц
• Оборонная промышленность и безопасность
• Энергетическая промышленная сфера
• Защита окружающей среды
• Исследования в области биомедицины
• Создание медицинских комплексов (хирургия, терапия)
• Медицинская диагностика n vivo, in vitro
• Медицинская визуализация (МРТ, КТ, флуоресценция, микроскопия)
• Метрология и инспекция
• Полупроводниковая промышленность