استفاده از لیزر فیوژن برای تولید لیزرهای با قدرت بالا

محصول اصلی لیزرهای قدرت بالا در سال 1996 تاسیس شد که از روش تقویت پالس جیرجیرک برای ایجاد اولین پالس پتاوات جهان با لیزر Nova استفاده شد. دانشمندان از آن زمان در تلاشند تا انرژی های قابل دستیابی را با این فرآیند افزایش دهند و بدنبال تولید همجوشی لیزری هستند.

محققان آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL) ، کالیفرنیا ، برای افزایش قدرت این لیزرها ، تلاش برای گرم کردن کپسول های هیدروژن تا دمای همجوشی با پالس های حامل 1.8 مگاولت انرژی ، به کار خود ادامه داده اند. با این حال ، پالس ها فقط به ایجاد 1 PW نیرو محدود می شوند. اکنون ، دانشمندان در چین به نظر می رسد که آنها برای غلبه بر این محدودیت ها ، ادعا می کنند که در حال کار بر روی لیزری هستند که می تواند فضای خالی را از بین ببرد.

برنامه هایی برای لیزر بسیار قدرتمند است که می تواند فضای خالی را از بین ببرد

این تیم در شانگهای چین در تلاش است تا با ایجاد قدرتمندترین لیزر در جهان رکوردها را بشکند. کلید فناوری آنها در استفاده از یک استوانه یاقوت کبود دوپینگ تیتانیوم نهفته است. نور در کریستال روشن می شود و از طریق سیستم لنزها و آینه ها ارسال می شود ، سپس در تاسیسات لیزر فوق سریع Shanghai Superintense (SULF) تقطیر می شود و پالس های نوری با قدرت بی سابقه ایجاد می کند. در سال 2016 لیزر اندازه گیری شد و 5.3 میلیون میلیارد وات نیرو تولید کرد. با این حال ، در حالی که پالس ها قدرتمند هستند ، اما فقط کوتاه تر از یک تریلیون ثانیه طول می کشد. این تیم اکنون در حال بهبود قدرت لیزر خود است.

در سال 2018 ، تیم ادعا کرد که ساخت لیزر 100 PW را به نام Station of Extreme Light (SEL) آغاز می کنند. هدف این است که لیزر به محض رسیدن به سال 2023 به پالسهای نوری که تحت تأثیر دما و فشارهایی هستند که روی زمین طبیعی نیستند ، دست یابد.

فیزیک انرژی بالا و بخش پزشکی احتمالاً از استفاده این لیزر در کاربردهای جدید بهره مند خواهند شد. این نظریه مطرح شده است که لیزر قادر به شکستن خلا است ، اصطلاحی که برای توصیف پارگی الکترون ها و پوزیترون ها از فضای خالی استفاده می شود. اساساً ، این به دانشمندان قدرت خلق چیزی از هیچ را می دهد. در حالی که تیم چینی در این فناوری پیشتاز است ، تیم هایی در سراسر جهان برای مدیریت این شاهکار وجود دارند. در زیر ، سفر برای ایجاد لیزرهایی با قدرت بالا و همچنین نقشی که همجوشی لیزر بازی کرده است ، شرح داده خواهد شد.

سفر به لیزر پرقدرت

لیزرها با استفاده از تکنیک الکترونهای مهیج درون اتمهای گاز ، کریستال یا نیمه هادی با پمپ خارجی در سال 1960 اختراع شدند. این فرآیند منجر به انتشار فوتون ها می شود زیرا الکترون ها به حالت اولیه خود باز می گردند. این انتشار فوتون ها الکترون های بیشتری را به انتشار فوتون تحریک می کند ، و دارای یک اثر آبشار ، باعث ظهور فوتون ها در یک جریان فشرده است. این متفاوت از چگونگی ساختار پرتوهای نور است.

دانشمندان به سرعت دریافتند که به دو روش می توان لیزرها را برای افزایش قدرت طراحی کرد. مورد اول افزایش انرژی لیزر و دوم کوتاه شدن مدت زمان پالس ها.

سفر برای ایجاد لیزرهای با قدرت بالا در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL) در سال 1970 آغاز شد ، جایی که محققان سعی کردند انرژی لیزر را با مسیریابی پرتوهای از طریق بلورهای لیزر افزایش دهند. با این حال ، افزایش شدت انرژی ، آمپلی فایرها را در معرض آسیب قرار می دهد و تیم را مجبور به ایجاد آمپلی فایرهای بزرگتر می کند. در سال 1983 ، این محدودیت برطرف شد که دانشمندان دریافتند که می توان یک پالس کوتاه لیزر را به موقع کشید ، که از شدت آن می کاهد و تقویت کننده ها را ذخیره می کند. این روش با پخش پالس به رنگهای جداگانه ، تقویت نور پراش یافته و سپس فشرده سازی مجدد آن برای ایجاد یک لیزر قدرتمند با خیال راحت ، نشان داده شد.

این تیم در سال 1996 هنگامی که یک تیم برای دستیابی به اولین پتاوات ، پالس های لیزر Nova را با استفاده از تقویت پالس جیرجیرک کوتاه کرد ، بیشتر بهبود یافت.

یک دهه بعد ، یک تیم موفق شد با متمرکز کردن 192 پالس انرژی بالا بر روی آن ، ذوب هدف را القا کند. با این حال ، پالس های طولانی قدرت لیزر را به کمتر از پتاوات محدود می کند. بعداً LLNL توانست این انرژی را در پیگیری همجوشی لیزری افزایش دهد. هدف از رسیدن به همجوشی لیزر محور انگیزه کار بوده است ، که منجر به ایجاد لیزری شده است که می تواند 1.8 مگاژول انرژی تولید کند و هیدروژن را به دمای همجوشی تحریک کند. این تیم در شانگهای در حال حاضر سعی دارد با کوتاه کردن طول پالس لیزر فقط به یک ثانیه فمت ، این مسئله را بهبود بخشد.