Матрица HAPLS – мощный лазер в действии

Команда специалистов из Ливерморской Национальной лаборатории им. Лоуренса создали и уже запустили в эксплуатацию самую большую в мире матрицу, которая состоит из полупроводниковых лазерных диодов. Она способна выработать импульс света с пиковой мощностью 3,2 МВт. Матрица является основным компонентом системы накачки HAPLS, которую установят на ELI, самом большом в мире лазере, который создают на данный момент в Чешской Республике.

Невероятные установки

Система HAPLS может вырабатывать импульс света с длительностью 30 фемтосекунд, его мощность превышает 1 петаватт, а повторяющаяся частота равна 10 Гц. Подобная высокая частота – ключевой момент во всех современных высокоэнергетических лазерных системах. Ранее их накачивали при помощи большого количества мощных импульсных ламп, которые были способны срабатывать не чаще 1 раза в секунду.

Матрицы HAPLS будут давать импульсы основному усилителю мощности лазера ELI, который заработает в 2017 году. Константин Хафнер, директор программы HAPLS, рассказал о европейской системе ELI. Над ней работают специалисты со всего мира, и она должна стать воплощением всех существующих ультрасовременных лазерных технологий. Подобного рода мощный лазер станет полезным в различного рода фундаментальных практических и физических исследованиях.

Все устаревает

На данный момент лазеры с наибольшей мощностью используют для накачки гигантские импульсные лампы. Они испускают вспышки белого яркого света, которые возбуждают и переводят в высокое энергетическое состояние атомы специального лазерного стекла, который является материалом для больших плит и стержней. У этих ламп относительно низкая эффективность, из-за чего значительная часть энергии превращается в тепло, а лампы нуждаются в охлаждении. У лазерных диодов эффективность достигает практически 100%, что позволяет избавиться от проблемы лишнего тепла и существенно увеличить частоту следования импульсов.

Один из создателей системы HAPLS Энди Бэрэмиэн рассказал, что импульсные лампы используют для накачки больше чем 50 лет, за это время технология полностью исчерпала себя. Он считает, что самое время обратить пристальное внимание на матрицы полупроводниковых лазерных диодов.

Создание системы

Для создания матрицы HAPLS руководству лаборатории LLNL потребовались силы специалистов компании LasertelInc. Они соединили новейшие технологии мощных полупроводниковых лазеров с современной микрооптикой, сконструировали надежные и простые мегаваттные модули. Чтобы снабдить такую систему энергией, сотрудники LLNL создали импульсные источники питания нового типа. Они накапливают энергию из сети и при достаточном ее количестве выдают импульсы тока невероятной силы со строго заданными длительностью, формой и прочими параметрами.