v%c3%bdzkumn%c3%bd-program-1
DESCRIPTION
http://new.eli-beams.eu/wp-content/uploads/2011/08/V%C3%BDzkumn%C3%BD-program-1.pdfTRANSCRIPT
Institute of Physics ASCR, v. v. i.
Na Slovance 2
182 21 Prague 8
Czech Republic
www.eli-beams.eu
Výzkumný program 1
Lasery pro generaci repetičních ultrakrátkých pulsů a mnohonásobně petawattových výkonů
Cílem Výzkumného programu 1 (VP1) je laserový systém jako hlavní nástroj a páteř celého
zařízení ELI Beamlines. Práce budou zahrnovat vědecké a inženýrské návrhy laserového
systému a jeho jednotlivých složek a subsystému, vývoj vybraných komponent, montáž,
testování a optimalizaci jednotlivých částí laseru. Po dokončení laserového systému, jeho
uvedení do provozu a předání uživatelům budeme pokračovat v dalším vývoji jednotlivých
subsystémů, zejména vysokorepetičních „beamlines“ a multi-10 PW sekce.
Základním prvkem těchto činností bude mezinárodní spolupráce a využití výsledků činnosti
prováděné v rámci mezinárodního konsorcia ELI Preparatory Phase, zejména v rámci pracovní
skupiny WP 7A (Lasery).
Koncepce laseru ELI Beamlines odráží hlavně požadavek na víceúčelovost tohoto zařízení z
pohledu základního a aplikovaného výzkumu, stejně jako mnohostrannost využití pro různé
uživatele.
Popis výzkumného programu
Laser ELI poslouží jako zařízení poskytující tzv. beamlines. Laserové systémy se budou skládat
z počátečního stupně tvořeného oscilátorem, zesilovačů, repetičních beamlines (vedení svazku)
a vysoce intenzivních testovacích bloků (nominálně 10 PW). Počáteční stupeň bude poskytovat
5 fs pulsy s vysokým kontrastem na opakovací frekvenci 1 kHz, které budou injektovány do
zesilovacích stupňů laserového řetězce.
Zesilovače budou založeny na technologii PFS (Petawatt Field Synthesizer), přičemž jejich
čerpání bude zajištěno diodově čerpanými pevnolátkovými lasery (DPSSL) s tenkým diskem.
Využijí se dva typy zesilovačů: 1 kHz a 100 Hz. V případě opakovací frekvence 10 Hz budou
generovány svazky s energií 10 J a 50 J v komprimovaném pulsu o nominální délce 10-15 fs.
Navržený systém zahrnuje dva 10 J a dva 50 J beamlines založené na technice OPCPA a
čerpané pomocí multi-deskových, kryogenně chlazených DPSSL jednotek. Vzhledem k
poměrně ambicióznímu programu vývoje čerpacích jednotek na bázi DPSSL pro 50 J beamlines
je připraveno nouzové řešení s použitím Ti:safírového zesilovače čerpaného výbojkami s
opakovací frekvencí 0.1 Hz. Špičkový výkon dodávaný těmito beamlines se bude pohybovat v
řádu PW.
2|2
Zařízení ELI má zahrnovat dva bloky poskytující špičkový výkon 10 PW a energii 200-300 J v
20-30 fs pulsech na opakovací frekvenci až 0.1 Hz. Ty budou sloužit k testování prototypu a
technologií pro ultraintenzivní laser ELI s výkonem až 200 PW.
Výsledky a výstupy této činnosti využijeme pro veškeré výzkumné aktivity a všechny uživatele
zařízení ELI. Experimenty prováděné v laserovém centru v Dolních Břežanech budou totiž
využívat tento laserový systém jako hlavní výzkumný nástroj.
V širších souvislostech napomůže VP 1 k vybudování jednoho z předních výzkumných
laserových zařízení na světě. Důsledkem bude stimulace rozvoje nových technologií nejen pro
laserovou fyziku, ale i optiku, vakuové systémy, elektronické systémy a další průmyslové
využití.
Shrnutí
Hlavním výsledkem VP 1 bude vybudování laserového systému - základu celé infrastruktury
ELI, světově unikátního laserového zařízení. Laserový systém využije nejnovější průmyslové
technologie, především diodově čerpané pevnolátkové lasery (DPSSL), které poslouží jako
báze repetičních zesilovačů pro beamlines. Laserový systém se bude dále zahrnovat testovací
vysokointenzivní část složenou ze dvou 10 PW zesilovačů a kompresorů. Jedním z výsledků se
má stát i demonstrace technik pro kompresi a koherentní superpozici multi-10 PW pulsů.
Důležitým prvkem při řešení těchto úkolů bude mezinárodní spolupráce.
Externím uživatelům bude poskytnut přístup k výzkumné infrastruktuře na základě Obchodního
modelu (Open access policy) Centra excelence ELI. Do vybraných výzkumného programu
budou rovněž zapojeni studenti.