OPTIKK OG SPEKTROSKOPI, 2013, bind 114, nr. 6, s. 934-942
15. INTERNASJONALE KONFERANSE "LASEROPTICS" 2012
UDC 621.378.325
BRUK AV STOKASTISK PARALLELL GRADIENT-ALGORITME I PROBLEMET MED AUTOJUSTERING AV FORSTERKERKANALEN TIL UFL-2M-INSTALLASJONEN © 2013 S. G. Garanin, F. A. Starikov, R. A. Shnyagin
Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Research Institute eksperimentell fysikk, Institute of Laser Physical Research, 607200 Sarov, Nizhny Novgorod-regionen, Russland E-post: [e-postbeskyttet] Mottatt av redaktøren 21. november 2012.
En numerisk simulering av prosedyren for automatisert justering av fire-pass forsterkningskanalen til UFL-2M-installasjonen ble utført i nærvær av aberrasjoner i den optiske banen. Justeringsprosedyren er basert på "markør"-metoden. For å kontrollere kontrollelementene, stokastisk parallell gradientalgoritme. Regelverket for utførelse av autojustering er fastsatt. Numerisk modellering viser muligheten for stråleposisjoneringsnøyaktighet ved kanalutgangen på 1 % av diafragmastørrelsen i den fjerne sonen og 0,1 % av stråleåpningens størrelse i den nære sonen. Det har blitt fastslått at i nærvær av optiske inhomogeniteter i forsterkningskanalen, kan nøyaktigheten av sentrering av innrettingsstrålen i de indre diafragmaene være dårligere enn ved kanalutgangen. Muligheten for å symmetriske mønsteret til fjernsonemarkører med en ukjent posisjon av kanalens optiske akse vurderes.
DOI: 10.7868/S0030403413060068
INTRODUKSJON
Studerer fysikken til lasertermo kjernefysisk fusjon har tiltrukket seg fortsatt oppmerksomhet siden 1970-tallet. Dette er en omfattende vitenskapelig og teknisk forskning som tar sikte på å bruke lasere for å antenne og opprettholde forbrenning. termonukleært brensel, inkluderer utvikling av multikanallasere med strålingsenergier >2 MJ. Til dags dato er det to pulserende lasere med et megajoule utgangsenerginivå i verden - den operative NIF-installasjonen i USA og LMJ-installasjonen i Frankrike, som er på ferdigstillelsesstadiet. Erfaring med design, oppretting og drift av disse laserne på neodymglass er nyttig for lignende Russisk prosjekt- installasjon av UFL-2M, implementeringen som begynte i 2012 ved RFNC-VNIIEF (Sarov). UFL-2M-installasjonen er en 192-kanals laser med en designenergi på 2,8 MJ ved den andre harmoniske.
For å oppnå den nødvendige energien og ensartetheten av stråling på et termonukleært mål i laserinstallasjoner av denne klassen, en av viktigste oppgaver er justeringen av hver forsterkningskanal. Over tid, under påvirkning av en rekke faktorer, blir de optiske og mekaniske elementene i forsterkerkanalen feiljustert, og etterlater posisjonen realisert under installasjonsjusteringen, noe som fører til
å endre forplantningsretningen og sentreringen av forsterkerstrålen i kanalen og ved systemets utgang. Erfaring med drift av 4-kanals installasjonen "Luch", som er en prototype av UFL-2M og hvor en rekke tekniske løsninger, viser at nesten hvert laserskudd krever justering av forsterkningskanalen. Det er åpenbart at justeringen av UFL-2M-installasjonen må automatiseres, både på grunn av den ganske komplekse optiske utformingen av kanalen, og på grunn av det store antallet kanaler.
Driften av det automatiske justeringssystemet (AAS) ved NIF- og LMJ-installasjonene er basert på en tilnærming som konvensjonelt kan kalles "markørbasert". Den er basert på videoovervåking av den relative posisjonen til midten av justeringsstrålen, sentrene til optiske elementer i nærsonen og sentrene til romlige filtermembraner i den fjerne sonen. Sentrene til optisk-mekaniske elementer er spesifisert av par med punktlyskilder - markører installert i elementets plan. Stabilt arbeid SAY hemmes av mange faktorer. For eksempel krever den anvendte deterministiske kontrollen av optisk-mekaniske styreelementer stabilitet av responsfunksjoner stor kvantitet enheter som beveger elementer. Det er et problem med å identifisere markørbilder på CCD-kameraskjermen når
BZ-markører
Plateforsterker
Fjernmålingsmarkører
EZ - to motorer I - en motor
Plateforsterker
Fjernmålingsmarkører
SFOI 4 ✓ Sensor
Justeringslaser
Ris. 1. Funksjonsdiagram av SAY-kraftkanalen: SFOI - referansestrålingsgenereringssystem, KPF - kyvetteromfilter, TPF - transportromfilter, TPF-1-TPF-4 - transportromfiltermembraner, KPF-1-KPF-4 - kyvettemembraner romfilter, M1-M5 - speil, VP - halvbølgeplate, BZ - nærsonebilde, DZ - fjernsonebilde.
den uunngåelige tilstedeværelsen av optiske inhomogeniteter i kanalen, etc.
Hensikten med dette arbeidet var å gi en beregningsdemonstrasjon av muligheten for å bruke en stokastisk metode (nemlig en stokastisk parallell gradient (SPG) algoritme) for å kontrollere elementene i SAI til forsterkerkanalen til UFL-2M-installasjonen i orden å øke påliteligheten til SAI innenfor rammen av "markør"-tilnærmingen. Samtidig forblir designfunksjonene og elementene i SAU de samme, som i, men algoritmen for deres bruk og administrasjon endres.
OPPLYSNINGER OG DRIFTSREKSEKVENS
Effektforsterkerdiagrammet til UFL-2M designenheten er vist i fig. 1. Effektforsterkeren er et speil-linse-optisk system med en lengde på mer enn 100 m Den består av to diskforsterkere, et spatial-transport-filter (TSF), et kyvette-romfilter (SPF), en reverser med et speil M5. og et endespeil med bred blenderåpning M3 (vanligvis er M3 og M5 adaptive speil, men i dette arbeidet anser vi dem som flate). TPF- og KPF-membranenhetene er plassert i fokalområdene til de tilsvarende filtrene og inkluderer fire membraner hver flere millimeter store. Den optiske utformingen av strømkanalen er fire-pass. Ved første passering ble strålingen fra
referansestrålingsgenereringssystem (SRFO) introduseres i TPF, passerer gjennom TPF-1-membranen, etter at TPF-en er forsterket i diskforsterkeren, går inn i KPF-en, passerer gjennom KPF-1-membranen, etter KPF-en forsterkes den. i den andre diskforsterkeren, deretter reflektert fra M3-speilet og den andre passeringen begynner. På den andre passeringen forplanter strålen seg inn motsatt retning sammenlignet med den første passeringen, men passerer allerede gjennom KPF-2- og TPF-2-membranene, og slippes deretter ut i en reverser med en Pockels-celle og en halvbølgeplate. Etter å ha reflektert fra endespeilet til reverseren M5, kommer strålen i den tredje passasjen inn i TPF igjen og forplanter seg på samme måte som den første passasjen, men gjennom TPF-3 og KPF-3 membranene, reflekteres fra M3-speilet igjen og begynner den fjerde passeringen, lik den andre, men gjennom KPF-membranene -4 og TPF-4. Etter den fjerde passeringen fjernes strålen fra kraftkanalen inn i interaksjonskammeret.
Prinsippene for "markør"-metoden for SAI for kraftkanaler til laserinstallasjoner i en "kald" tilstand, dvs. uten å slå på pumpekilder, beskrevet i . Ved justering kontrolleres posisjonen til justeringslaserstrålen i den fjerne sonen (dens rolle kan spilles direkte av SFOI) på to TPF-membraner og to CPF-membraner, og i nærsonen - på endespeilet til M3-forsterkeren , som vist i fig. 1. Alle de listede optiske elementene er utstyrt med par lette fibermarkører.
Sentrum av elementet bestemmes av to markører: de er plassert i elementets plan på samme linje, på begge sider av midten og i samme avstand fra det. Sentrene til TPF- og KPF-membranene bestemmes på lignende måte: to lysmarkører er installert på en spesiell tverrskjerm i samme avstand fra midten av membranen. Kanaljusteringen styres ved hjelp av en sensor med CCD-kameraer, som strålingen fra markørene og justeringsstrålen stilles inn til ved å forgrene den etter å ha passert gjennom TPF-4-utgangsmembranen ved hjelp av et innkastspeil. Justering består av å justere sentrene til markørene og justeringsstrålen ved hjelp av rotasjoner av forsterkerspeilene M3 og M5 og to speil i delingskretsen M1 og M2, samt gjennom tverrgående bevegelser av CPF-membranenheten (TPF-membranenheten er antas å være stivt festet).
Lysmarkørene til TPF-4-membranen, plassert sist langs strålingsbanen i den optiske fire-pass-banen, setter sentrum av koordinatsystemet i den fjerne sonen (posisjonen til den optiske aksen ved utgangen). I forhold til dette senteret er de resterende markørene og justeringsbjelken feiljustert. Hvis de overskrider den tillatte verdien, beregnes kontrollkommandoer, hvis utførelse skal føre til den nødvendige relative posisjonen til justeringsbjelken og markørene. Kommandoer sendes til stasjonene til aktuatorene (vanligvis trinnmotorer) til de optiske kontrollelementene. Etter at disse kommandoene er behandlet, kontrolleres justeringens nøyaktighet igjen, og om nødvendig gjentas prosedyren flere ganger.
Den logiske rekkefølgen av handlinger når du utfører justeringsprosedyren er som følger. Justeringen utføres i tre trinn: (I) restaurering av den optiske aksen til kanalen (justerer membranenheten til CPF i tverrplanet og sikrer den nødvendige vinkelorienteringen av endespeilene M3 og M5 langs markørene), (II) utsetting av justeringsstrålen langs aksen (sikrer dens nødvendige orientering i den fjerne sonen ved å rotere speilet M2), (III) sikre den nødvendige posisjonen til justeringsstrålen i nærsonen ved å rotere speilparet M1 og M2 . Etter justering må laserstrålen tilfredsstille følgende krav: plassert på åpningene til optiske komponenter med en feil på ikke mer enn 0,5 % av blenderåpningen, plassert på åpningene til romlige filtre med en feil på ikke verre enn 2,5 % av deres diametre.
NUMERISK SIMULERING AV DEN OPTISKE BANEN TIL FORSTERKERKANALEN OG DENS JUSTERING
BUCHIRINA O.A., DERKACH I.N., EREMIN A.A., LVOV L.V., SUKHAREV S.A., CHERNOV I.E. - 2011
BODNARCHUK V.I., MIRON N.F., RUBTSOV A.B., SOMENKOV V.A., YARADAIKIN S.P. - 2011
BARYSHNIKOV N.V. - 2011
Denne gigantiske laseren vil bli lansert i Sarov Technopark, sa Sergei Garanin, generell designer for lasersystemer ved All-Russian Research Institute of Experimental Physics – Russian Federal Nuclear Center.
Ifølge foreløpige estimater er det teknologiske prosjektet verdsatt til halvannen milliard amerikanske dollar. Utviklerne hevder at den totale kapasiteten til installasjonen overstiger kapasiteten til lignende strukturer som er fullt operative i Frankrike og USA. Det er nødvendig å nevne at den totale lengden på installasjonen, i henhold til den godkjente teknologiske designen, vil være tre hundre og seksti meter, og selve strukturen vil være høyden på en ti-etasjers bygning - mer enn 30 m UFL-2m laser vil bestå av 192 laserkanaler. En slik enhet vil kunne produsere en effekt lik 2,8 megajoule, som er større og kraftigere enn den franske laserinstallasjonen på 0,8 megajoule.
UFL 2M skal brukes til termonukleær fusjon– laserstråler vil konvergere på et bestemt punkt, hvor plasma vil bli opprettet.
En laserinstallasjon med høy effekt kan også være nødvendig for andre formål, spesielt, med dens hjelp vil det være mulig å komme nærmere egenskapene som materie kan komprimeres til og varmes opp til i stjerner, for eksempel som i solen. Det er av denne grunn at forskning innen høytemperaturplasma kan brukes i astrofysikkens interesse - for studiet av astrofysisk plasma. Ofte står menneskeheten overfor det faktum at vi ikke fullt ut kjenner og forstår materiens grunnleggende egenskaper, spesielt når høyt blodtrykk og tetthet. For eksempel tilstandsligningen. For å løse disse problemene lages spesielle mål, ved hjelp av hvilke lignende studier utføres ved hjelp av lasersystemer. Det er mange andre bruksområder for høyeffektlasere som er av interesse for forskere over hele verden.
Garanin sa at denne stasjonen vil skape 360 arbeidsplasser for unge høyt kvalifiserte forskere. De første produktene til lasersenteret - unike laserdioder - forventes å bli produsert innen utgangen av 2014.
Systemet vil bli plassert i Nizhny Novgorod-regionen og vil være ment direkte for gjennomføring i dybden Vitenskapelig forskning på en rekke områder klassisk fysikk høye tettheter kinetisk energi. Generell designer Sergei Garanin rapporterer at det nye vitenskapelige senteret vil okkupere et visst område som tilsvarer to standard fotballbaner. På territoriet datasenter Det vil være rundt to hundre laserkanaler for direkte bruk. Det skal minne om at finansieringen av dette prosjektet er basert på personlige statlige tilskudd. I generelt system bør koste Russland 1,16 milliarder euro, som er 45 milliarder rubler.
Den nye generasjonen laseranlegg er beregnet på grunnleggende forskning innen fysikk med høy energitetthet, inkludert bruk av termonukleær laserfusjon i energisektoren. UFL-2M vil ha et dobbelt formål, hvorav ett er militært. Eksperimenter innen fysikkfeltet med tett varmt plasma og høye energitettheter, som utføres i slike anlegg, kan ta sikte på å skape termonukleære våpen. Den andre retningen er energi. Laserfusjon kan brukes til å utvikle fremtidens energi.
På et av møtene til det vitenskapelige og tekniske rådet til Rosatom-atomvåpenkomplekset, bemerket utviklerne av installasjonen at etableringen av UFL-2M er viktig for forskning innen nye energikilder, studier av materietilstander, eksperimenter for modellering og design av nye typer atomvåpen.
Fullskala lansering av installasjonen er planlagt i 2020.
Installasjonsegenskaper
UFL-2M er en 192-kanals solid-state neodym glass laser med en strålestørrelse på 400×400 mm2. Installasjonen vil bli plassert på territoriet til Sarov teknologipark og vil okkupere et område som kan sammenlignes med to fotballbaner, og vil være omtrent på høyde med en 10-etasjers bygning. Tidligere rapporterte representanter for RFNC-VNIIEF at den nødvendige mengden finansiering for prosjektet er omtrent 45 milliarder rubler.
Det forventes at når installasjonen lanseres vil den være den største i verden. Den planlagte energikraften til UFL-2M ved utgangen er 4,6 MJ, og ved målet - 2,8 MJ. Til sammenligning gir eksisterende tilsvarende laserinstallasjoner i andre land - NIF i USA og LMJ i Frankrike - målenergi på henholdsvis 1,8 MJ og 2 MJ.
Generell oversikt over UFL-2M-installasjonen
Designede egenskaper for UFL-2M installasjonsbygningen:
Mål 322,5 x 67 m2
Lengden på laserhallen er 130 m
Spesielle fundamenter som beskytter laseren mot seismiske påvirkninger
Krav til elektrisk effekt – 15 MW (4 MW – teknisk og teknologisk utstyr, 11 MW – ladeenheter for energilagring)
Renromsareal – 16 000 m2 (40 % av det totale arealet)
Biologisk beskyttelse mot nøytronfluks opp til 3 × 1019 partikler per puls
Opprette en installasjon
Opprettelsen av en UFL-2M laserinstallasjon med et megajoule energinivå er i gang (RFNC-VNIIEF).
1989: "Iskra-5"
UFL-2M-prosjektet er en utvikling av arbeidet med å lage en 12-kanals laserinstallasjon "Iskra-5" med en strålingseffekt på 120 TW, satt i drift i 1989. Hovedproblemet som ble løst med dens hjelp var studiet av fysikken til driften av et indirekte strålingsmål. Områder av denne forskningen inkluderer termonukleær laserfusjon, interaksjonen mellom laserstråling og tett plasma, fysiske prosesser i varmt og tett plasma og magnetosfæriske stormer.
Interaksjonskammer til forrige generasjons lasersystem - "Iskra-5"
1996: Forslag om å lage en ny generasjons installasjon
Han kom med et forslag om å lage en ny generasjons laserinstallasjon med et megajoule energinivå tilbake i 1996. Deretter resulterte det i et prosjekt for å lage UFL-900-installasjonen, som var planlagt bygget på modulbasis. For å teste den tekniske gjennomførbarheten til dette prosjektet ble det laget en prototypemodul - Luch-installasjonen. Lanseringen gjorde det mulig å bekrefte gjennomførbarheten av prosjektet, samt opprette en femtosekund-kanal på grunnlag av "Luch" med et effektnivå på omtrent 1 PtW. Ifølge RFNC-VNIIEF ble Luch-installasjonen en prototype basismodul UFL-2M installasjoner.
Den konseptuelle utformingen av UFL-2M ble utviklet av Institute of Laser Physics Research (ILFI), underordnet RFNC-VNIIEF, som har utviklet lasersystemer for ulike formål siden midten av 1960-tallet. Totalt, på den første fasen, deltar 19 vitenskapelige og industrielle organisasjoner i Russland i etableringen av installasjonen. Etter hvert som arbeidet med byggingen av anlegget skrider frem, bør samarbeidet utvides.
Solid State teknologisk prøve laserkilde
2012: Testbenker for høyspentlagringsenheter
Representanter for RFNC-VNIIEF fortalte om oppstarten av prosjektet på ulike konferanser. I følge en av disse rapportene ble det i 2012 opprettet nye testbenker for høyspentlagringsenheter ved RFNC-VNIIEF, og en masterlaser ble eksperimentelt utviklet og testet. Som et resultat av vitenskapelige og tekniske analyser og beregninger ble valget av et system for innføring av laserenergi i interaksjonskammeret også begrunnet, noe som sikrer høy grad symmetri av bestråling av et termonukleært mål med laserstråling. Dette systemet lar deg jobbe med både direkte bestråling av målet og indirekte bestråling i sfæriske eller sylindriske bokser.
I tillegg ble utformingen av grunnkanalen til installasjonen valgt og begrunnet, noe som gjør det mulig å realisere hovedparametrene for laserstråling både i energi og i den tidsmessige formen til laserpulsen, og på grunnlag av den grunnleggende kanalen , ble hele utseendet til laserinstallasjonen bestemt.
De planlagte effektindikatorene til UFL-2M, som følger av rapporten, er planlagt oppnådd, inkludert ved bruk av en ny sammensetning av aktive laserbriller (teknologien ble utviklet ved Lytkarino Optical Glass Plant), bruk av en sfærisk boks omformer av laserstråling og bruk av dynamiske plasmafaseplater .
I henhold til den trinnvise byggeplanen for installasjonen som presenteres i rapporten, er opprettelsen og testingen av den første lasermodulen planlagt i 2017, mens installasjonen av modulen skal begynne senest i 2016. Fullskala lansering av installasjonen er planlagt i 2020.
13. mars 1963 regnes for å være fødselsdagen til laserfysikkforskningen ved VNIIEF. Det var på denne dagen at den vitenskapelige direktøren for VNIIEF, Yu B. Khariton, holdt et møte hvor Ya B. Zeldovich skisserte fysikken til stimulert emisjon og forklarte hvorfor de grunnleggende egenskapene til laserstråling bestemmes av mekanismen til dette fenomenet. . På møtet deltok også spesialister innen optiske egenskaper sjokkbølger - S.B. Kormer og G.A. Kirillov, som aktivt begynte å utvikle en ny retning.
I 1965 henvendte prisvinneren seg til Yu B. Khariton Nobel pris innen fysikk N. G. Basov med et forslag om å gjennomføre felles forskning på muligheten for å lage lasere med maksimal oppnåelig strålingsenergi basert på fotodissosiasjonslasere. Da han diskuterte disse problemene, uttrykte Yu B. Khariton ideen om å bruke gløden fra fronten av en sjokkbølge i edelgasser, begeistret av eksplosjonen av et konvensjonelt eksplosiv, for å pumpe lasere. N. G. Basov var enig i dette forslaget, hvoretter felles forskning av ansatte begynte Fysisk institutt Academy of Sciences (FI AN) og VNIIEF om å lage høyeffektlasere. I de påfølgende årene utførte VNIIEF forskning på ulike typer høyeffektlasere og deres applikasjoner.
For tiden utfører Institute of Laser Physical Research (ILFI) vitenskapelige og tekniske aktiviteter og det internasjonale samarbeidet på følgende områder:
- forskning innen termonukleær laserfusjon;
- studier av egenskapene til høytemperaturplasma;
- utvikling og etablering av høyeffekts fotodissosiasjonssystemer, kjemiske, gassdynamiske, oksygen-jod og faststofflasersystemer;
- anvendelse av laserteknologier innen medisin, økologi og andre felt innen vitenskap og teknologi.
I eksplosive fotodissosiasjonslasere (EPDL) For å skape en inversjon i jodatomer, genererte stråling fra sjokkbølgefronten inn inert gass eksplosiv eksplosjon.
1970 - i samarbeid med Lebedev Physical Institute og State Optical Institute, ble det opprettet en megajoule energinivålaser med en pulsvarighet på ~ 100 μs. Gjennomføringen av dette prosjektet ble en levende illustrasjon av mulighetene som tilbys av kombinasjonen av den ødeleggende kraften til en eksplosjon og de subtile koherente egenskapene til laserstråling.
1974–2002 – ved å optimalisere lasermiljøet (optiske inhomogeniteter ble redusert med en størrelsesorden) og utvikle en ny type resonator med ikke-resonant tilbakemelding og vinkelvelgeren lyktes i å lage VFDL, som fortsatt er mye brukt i forskningsprogrammer.
Utviklingen av bølgefrontkonverteringsenheter (WFC) for å kompensere for optiske inhomogeniteter har gjort det mulig å oppnå praktisk talt diffraksjonsdivergens av stråling ved bruk av VFDL-er og å lage lasere med rekordbestrålingskrefter. Evnen til å konsentrere strålingsenergien til en VFDL med fasekonjugering ble tydelig demonstrert ved Lambda-installasjonen (innenfor rammen av ISTC-prosjektet), der strålingen fra en eksplosiv laser ble fokusert til en punktstørrelse i størrelsesorden strålingsbølgelengden (~ 1,5 μm) og strålingsintensiteten ble oppnådd 3 . 10 18 W/cm 2 . For nanosekundpulser er denne verdien en rekord.
1970 - 1980 - på initiativ fra Yu.B. Khariton og S.B. Cormer begynte å forske på å skape høyeffekt kjemiske lasere (CL), populasjonsinversjon der dannes som et resultat av en kjede kjemisk reaksjon fluor med hydrogen (deuterium). Som et resultat av det eksperimentelle arbeidet ble fysikken til kjemiske lasere studert, og rekordverdier av den spesifikke energien til laserstråling per volumenhet av det aktive mediet ble oppnådd. Sammen med det russiske forskningssenteret «Applied Chemistry» ved VNIIEF ble verdens kraftigste pulserende kjemiske laser laget og testet.
 |
 |
 |
 |
 |
1982-2002 – Analysen viste at uforgjengelige systemer som opererer i en puls-periodisk modus har betydelig større muligheter for anvendelse. Resultatet av forskningen var en kjemisk laser med en strålingsenergi per puls på flere kJ, en strålingsdivergens nær diffraksjon, en teknisk effektivitet på ~70 % (den høyeste for lasere generelt), og en pulsrepetisjonshastighet på 1– 4 Hz.
1985-2005 – arbeid med studiet av lasere på ikke-kjedereaksjonen av fluor med hydrogen (deuterium), der svovelheksafluorid SF 6 ble brukt som et fluorholdig stoff, dissosierende i elektrisk utladning. For å sikre langsiktig og sikker drift av laseren i en puls-periodisk modus, er det opprettet installasjoner med en lukket syklus for å endre arbeidsblandingen. Muligheten for å oppnå en strålingsdivergens nær diffraksjonsgrensen, en pulsrepetisjonshastighet på opptil 1200 Hz og en gjennomsnittlig strålingseffekt på flere hundre W i en elektrisk utladningslaser ved bruk av en ikke-kjedekjemisk reaksjon er demonstrert.
I gass dynamiske lasere (GDL) Kilden til strålingsenergi er den termiske energien til en molekylær gasslikevekt oppvarmet til høye temperaturer. GDL-forskning begynte i 1974. Ble laget eksperimentell oppsett, hvor gassen ble varmet opp ved hjelp av en elektrisk eksplosjon. Rekordspesifikke energikarakteristikker for GDL-stråling ble oppnådd takket være oppfinnelsen av en dyseblokk med et originalt system for å blande oppvarmet nitrogen med et arbeidsmolekyl (C0 2) og en avslappende gass (He, H 2 0). De oppnådde spesifikke energikarakteristikkene til GDL-er overstiger de tilsvarende spesifikke egenskapene til elektriske utladningslasere og er nær maksimale egenskaper de beste kjemiske laserne.
 |
I 1995-1999 ble laget ny type singlet oksygengenerator med en virvlende gasstrøm. I 1999 ble en supersonisk COIL-modell testet med suksess.
I 2007 ble KIL-10-standen satt i fullskaladrift. Singlet oksygen produsert i en original, beskyttet av RF patent N 2307434 kjemisk generator av singlet oksygen (GSK) med unike egenskaper: kjemisk effektivitet– opptil 85 %, spesifikk produktivitet av singlett oksygen – opptil 24 mmol/s cm 2.
Utgangseffekten til KIL-10-stativet overstiger kraften til noen kjente vitenskapelige publikasjoner Europeisk kontinuerlig oksygen-jod-laser. Etter de publiserte arbeidene å dømme, er den oppnådde kjemiske effektiviteten til COIL rekordhøy.
Som et resultat aktivt arbeid Ansatte ved instituttet, i samarbeid med mange institusjoner i landet, dukket en hel familie av kraftige monopulsinstallasjoner "Iskra" opp på RFNC-VNIIEF. I 1989, en 12-kanals installasjon "Iskra-5" med en kraft på 120 TW, som ikke har noen analoger i Europa og Asia (den ble kun overgått i kraft av Nova-installasjonen i USA). Iskra-5 ble grunnlaget for et eksperimentelt kompleks, som inkluderte et interaksjonskammer med fokuseringsoptikk og plasmadiagnostiske verktøy.
 |
 |
 |
 |
 |
Komplekset driver hovedsakelig forskning med indirekte bestrålingsmål. Retningslinjer for denne forskningen: termonukleær laserfusjon, interaksjon av laserstråling med tett plasma, fysiske prosesser i varmt og tett plasma og magnetosfæriske stormer. Installasjonen løser også problemene med å teste strålingsgassdynamikkprogrammer utviklet ved VNIIEF.
 |
Under ledelse av R.I. Ilkaeva, G.A. Kirillova og S.G. Garanin utviklet et konseptuelt design av en neodyminstallasjon med følgende parametere: laserstrålingsenergi 300 kJ ved en bølgelengde på 351 nm, antall kanaler 128, laserpulsvarighet (1-3) ns, laserpulsform - profilert. Anlegget er designet for å utføre dyptgående forskning på et bredt spekter av områder innen fysikken til varmt og tett plasma. Deretter ble egenskapene til denne installasjonen foredlet under hensyntagen til de siste fremskrittene innen laserteknologi og -teknologi, og en ny forståelse av fysikken til interaksjonen mellom laserstråling og materie. Dette vil øke antall kanaler til 192 og gi laserstrålingsenergi på ~2,8 MJ ved en bølgelengde på 0,53 μm i interaksjonskammeret. Installasjonen fikk navnet "UFL-2M".
Når du lager en laser av en slik klasse som UFL-2M, på første trinn, for å teste og teste de viktigste vitenskapelige og tekniske løsningene, er det nødvendig å lage en mindre skala installasjon, som er en prototype av hoved system. Prototypen til grunnmodulen til "UFL-2M"-installasjonen er den fire-kanals neodyminstallasjonen "Luch", lansert på RFNC-VNIIEF i 2001 med deltagelse av landets ledende institutter. For å øke effektiviteten og redusere kostnadene til laseren, brukes en fire-pass forsterkningskrets, der pulsen passerer gjennom aktive laserelementer (Nd-plater) fire ganger.
Fire laserkanaler kombineres til blokker (2x2) med enhetlig system pumper basert på xenonlamper. I tverrsnitt laserstrålen er en firkant med en størrelse på 20x20 cm.
 |
 |
 |
 |
 |
"Luch"-installasjonen er plassert i en spesiell bygning, i et rom med et areal på ~ 600 kvm og ISO-renhetsklasse N 7. Innvendig er det ultrarene bokser for effektforsterkere og optikk med ISO renhetsklasse N 5.
Eksperimenter ble utført for å studere forsterkningen av en strålingspuls med en varighet på τ 0,5 = 4 ns i normal modus. Utgangsenergien til kanalen var ~ 3,5 kJ med en svak signalforsterkning på g = 0,045 cm -1, som er nær den beregnede verdien under eksperimentelle forhold.
Arbeidet som ble utført for å lage "Luch" -installasjonen og studere forsterkningen av laserstråling gjorde det mulig å bekrefte de viktigste vitenskapelige og tekniske løsningene som er inkludert i utformingen av "UFL-900" -installasjonen.
I i fjor Det er rask fremgang i utviklingen og etableringen av solid-state lasersystemer med femtosekundpulser (1 fs = 10 -15 s) av sub-petawatt og petawatt effekt. Med igangkjøringen av Luch-installasjonen ble unik mulighet oppnå ultra-kraftige (~ PW) laserpulser basert på kanalen til denne installasjonen.
RFNC-VNIIEF har utviklet sammen med Institute of Applied Physics ved det russiske vitenskapsakademiet petawatt lasersystem med ultrakort pulsvarighet basert på parametrisk forsterkning av bredbåndspipede laserpulser. Den parametriske utgangsforsterkeren (DKDP-krystall med en lysåpning på 300 mm og en tykkelse på 55 mm) pumpes av stråling fra laserkanalen til Luch-installasjonen omdannet til den andre harmoniske (λ nak = 527 nm) (E nak ~ 0,5 –1,5 kJ, τ nak = 2, 5ns).
 |
 |
 |
 |
 |
I fire stadier av parametrisk forsterkning ble en forsterkning på 10 11 oppnådd. Stråleenergien ved utgangen av den siste parametriske forsterkeren var E-signal = 100 J ved λ-signal = 911 nm.
For å komprimere pulsen, fire diffraksjonsgitter 240x380mm i størrelse med en linjetetthet på 1200mm -1. Varigheten av den komprimerte pulsen er τ~ 60 fs, som tilsvarer laserstrålingseffekten Pout ~ 1,2 PW.
For å fokusere laserstrålen på målet, brukes et off-akse parabolspeil med en diameter på 320 mm med en brennvidde på 800 mm og en egen spredningssirkel ~ 10 μm ved et nivå på 80 % energi, som sikrer intensiteten av laserstrålen på målet I ~ (10 20 – 10 21) W/cm 2 .
RFNC-VNIIEF utvikler seg elektrisk utladningslaser som opererer i UV- og IR-spektralområdet, basert på arbeidskammeret og strømkilden til den serielle eksperimentelle laseren CL-5000 (TsFP IOF RAS, Troitsk) og en ny elektrodeenhet med et flerseksjonsutladningsgap. For lasermedier basert på XeF, KrF, N 2 , HF, DF, CO 2 ble rekordhøye pulsrepetisjonshastigheter oppnådd ved lave gasspumpehastigheter (< 19 м/с). Управление работой лазера осуществляется от компьютера. Стабильность энергии импульсов излучения XeF-, KrF-, N 2 -лазеров составила σ 2 ≤ %.
 |
 |
 |
På grunnlag av VNIIEF-atomreaktorer har Institute of Nuclear and Radiation Physics opprettet flere eksperimentelle komplekser for å utføre forskning på problemene med direkte kjernefysisk pumping. Hovedkompleksene er basert på VIR-2M- og BIGR-reaktorene. Konseptet med en reaktor-laser (RL) er utviklet som en autonom kjernefysisk enhet som kombinerer funksjonene til et lasersystem og en atomreaktor og direkte konverterer energien til kjernefysiske reaksjoner til laserstråling...
I 2017 skal verdens kraftigste laserinstallasjon, opprettet i det russiske atomsenteret i Sarov, lanseres, melder Russia Today.
Laserinstallasjonen kalt UFL-2m vil bli plassert på territoriet til Sarov Technopark. Installasjonen har ifølge prosjektet 192 laserkanaler og dekker et område på størrelse med cirka to fotballbaner. Det høyeste punktet når størrelsen på en ti-etasjers bygning.
UFL-2m forventes å ha verdens høyeste pulsenergi på over 2 megajoule. La oss minne deg på det lignende installasjoner i USA, samt en under bygging i Frankrike, har en kapasitet på 1,8 megajoule.
Ved installasjonen vil forskere gjennomføre grunnundersøkelser høytemperatur tett plasma. Ifølge eksperter kan arbeid med UFL-2m gi svar på det meste ulike spørsmål grunnleggende vitenskap.
Drømmen om science fiction-forfattere fra fortiden har gått i oppfyllelse, nå i hendene på enhver innbygger på jorden for en nominell avgift på $299 kan være en ekte blaster eller, som utenlandske medier kalte enheten, et "våpen for opptøyer. ” «S3 Krypton», den kraftigste håndholdte laseren i verden, kan nå kjøpes i nettbutikken uten å forlate hjemmet. Denne enheten, som opererer i det grønne spekteret, er i stand til å tenne et papirark fra en avstand på flere meter, laserstrålen reiser mer enn 150 kilometer og er i stand til å blende 8000 ganger sterkere enn solen. Produsenten advarer om at laserstrålen ikke skal rettes mot mennesker, dyr, biler eller satellitter.
Som de fleste interessante dingser er S3 Krypton et barn av det amerikanske militærindustrielle komplekset. Formålet med opprettelsen er prosaisk enheten ble utviklet som en målbetegnelse for; Amerikanske bomber. Spørsmålet oppstår hvorfor den ble lagt ut for salg, men her er ikke alt så åpenbart. Det finnes flere versjoner om dette.
I følge den første versjonen skapte den amerikanske vitenskapsintensive industrien endelig en kraftig lommelaser, men enheten fant ikke riktig bruk, så det ble besluttet å rettferdiggjøre pengene brukt på utviklingen på en så vanlig måte. Vel, den andre versjonen er at på denne måten bestemte amerikanerne seg for å etablere kontakt med romvesener, eller for å forhindre en romveseninvasjon, som nesten halvparten av USAs befolkning tror på.
Men praktiske europeere har allerede funnet bruk for laseren: I Storbritannia ble flere personer sendt i fengsel som, i strid med instruksjonene, rettet laseren mot fly og bilførere, og selvfølgelig markerte fotballhooligans seg. Fans brukte enheten til å prøve å "legge press" på fotballdommere og fotballspillere fra motstanderlaget.
Den kraftigste laseren i verden skal bygges i Russland
Verdens kraftigste lasersystem med to formål kan dukke opp i Russland. Ifølge den vitenskapelige direktøren for det russiske føderale atomsenteret, Ildar Ilkaev, fullføres et lignende prosjekt nå i Frankrike, og en slik laser fungerer allerede i USA.
Landets ledelse bestemte seg for å lage den største laserinstallasjonen, sa Ilkaev. Det tar ti år å bygge. Den blir 360 meter lang og høyden til en ti-etasjers bygning.
Ifølge ham vil installasjonens effekt være på 2,8 megajoule, mens både den amerikanske og franske installasjonen har en kapasitet på rundt to megajoule. Laserinstallasjonen vil ha et dobbelt formål, det vil si at den skal brukes både til utvikling av termonukleære våpen og til energiindustriens behov.
På den ene siden er dette en forsvarskomponent, siden fysikken til høye energitettheter, fysikken til tett varmt plasma, studeres mest produktivt ved installasjoner. Alt dette brukes til å utvikle termonukleære våpen. På den annen side er det energikomponenten. Nå uttrykker mange fysikere i verden ideer om at termonukleær laserfusjon kan være nyttig for å skape fremtidens energi, siterer RIA Novosti ord vitenskapelig veileder kjernefysisk senter.
Byggeplassen for den kraftigste laseren på planeten kan være i nærheten av Sarov teknologipark i Diveyevo-distriktet i Nizhny Novgorod-regionen. Denne teknologiparken ble opprettet på grunnlag av det russiske føderale atomsenteret. I midten av neste år vil det omfatte Nasjonalt senter for lasersystemer og teknologier.
Ifølge avisen Vedomosti skal senteret produsere laserdioder, LED-lysenheter, medisinsk laserutstyr, teknologiske lasere for materialbehandling og mikrooptikk.
Den kraftigste laserpekeren 50000 mw
Blå laser 50000 mW - mest kraftig modell bærbar laser i verden for 2016!
Den optiske utgangseffekten til denne laseren er mer enn 4 W. Vanvittig lys stråle av blå farge kan sees på en avstand på 200 km. Den kan enkelt smelte kobber, blikk, tenne bål, sette fyr på hvitt papir og matche med motsatt side. Og den spesielle kraftige kofferten vil forlenge driftstiden på grunn av et mer avansert varmeavledningssystem.
Så snart du klarer å holde den kraftigste laserpekeren i verden. Følelsen av at du har en makeløs modell er uvurderlig.
Eksklusiv laser, kraftig metallkoffert, fire batterier, lader, låsenøkler, sikkerhetsplugg. Du kan se alt dette i videoen av laserpekeren på 50 000 mw. Å kjøpe den kraftigste laseren i denne konfigurasjonen er ekstremt lønnsomt!
Forskere har oppfunnet den kraftigste laseren
Todd Ditmire, en fysiker ved University of Texas i Austin, annonserte oppfinnelsen av den kraftigste laseren på planeten. Effekten er mer enn 1 petawatt. Texas Petawatt-laseren er den eneste laseren med denne kraften i USA i dag.
Når den er slått på, har laseren en utgangseffekt som er mer enn 2000 ganger den for alle kraftverk i USA til sammen. Lysstyrken til laseren er høyere enn lysstyrken til sollys på overflaten av solen. Imidlertid er varigheten av strålingen fortsatt bare 10 -13 sekunder.
Ditmayr og hans kolleger ved Texas Center for High-Intensity Laser Science har til hensikt å bruke laseren til å lage og studere de mest ekstreme forhold i universet, inkludert gasser og temperaturer høyere enn solens temperatur og faste materialer under trykk av mange milliarder atmosfærer.
Dette vil tillate dem å utforske i miniatyr en rekke astronomiske fenomener. Forskere vil være i stand til å lage miniatyrsupernovaer og plasma med ultrahøy tetthet, og simulere eksotiske stjerneobjekter kjent som brune dverger.
Med hjelp matematiske ligninger, som beskriver hendelser, vil slike små laboratorieobjekter tillate oss å lære mer om store astronomiske objekter, hvis natur tiltrekker seg oppmerksomheten til forskere rundt om i verden.
I tillegg vil en slik kraftig laser hjelpe i søket etter nye ideer for å generere energi ved hjelp av kontrollert kjernefysisk fusjon. Bare for deg mest interessante nyheter på sidene til portalen vår.
En laser kraftig nok til å rive opp selve verdensrommet vil bli skapt i Storbritannia som en del av et stort nytt vitenskapelig prosjekt som tar sikte på å svare på noen av de mest grunnleggende spørsmålene om universet vårt. Følger i fotsporene til Large Hadron Collider, nytt eksperiment stor vitenskap er å lage den kraftigste laseren som noen gang er laget. Dens kraft er nok til å skape en lysstråle som tilsvarer all energien som jorden mottar fra solen
Den europeiske union vil bruke rundt 700 millioner euro for å lage den kraftigste laseren i verden. Denne teknologien vil muliggjøre destruksjon av atomavfall og bane vei for nye former for kreftbehandling. Prosjektet, kalt Extreme Light Infrastructure, har fått midler til å bygge to lasere, i Tsjekkia og Romania, ifølge Shireen Wheeler, EU-kommisjonens regionalpolitiske representant. Tredje forskningssenter
Som amerikanske medier rapporterte i morges, har vitenskapelige programmerere laget en hvit laser, som ifølge dem vil være et virkelig gjennombrudd innen internettteknologi. En unik egenskap ved den hvite laseren er at den bruker sine egne bølger, mens tidligere analoger ikke har denne evnen. Det er utviklingen av den hvite laseren som vil starte trenden med perfekt utvikling av Internett
Kilder: www.km.ru, samogoo.net, texnomaniya.ru, stronglaser.ru, globalscience.ru
Humanoid robot Pepper
En smart, ydmyk robot med kunstig intelligens. Hvem vil vel ikke snakke med kunstig intelligens? Menneskene som gir denne muligheten...
Saturn satellitt
I flere tiår nå har forskere over hele verden forsøkt å forutsi med maksimal nøyaktighet jordens mulige skjebne, tatt i betraktning prosessene ...
