Rewolucyjny system laserowy
Dostępne obecnie lasery wysokiej intensywności dostarczają jeden petawat energii z prędkością jednego impulsu laserowego na sekundę. Jednak praktyczne zastosowania w fizyce wysokoenergetycznej wymagają źródeł laserowych, które mogłyby pracować przy wyższych częstotliwościach powtarzania i wykazywałyby wyższą skuteczność. Naukowcy przewidują działanie przy częstotliwości powtarzania wynoszącej 10 kHz, co oznacza średnią moc lasera rzędu 100 kW. Choć lasery światłowodowe dobrze nadają się do zastosowań wymagających wysokiej mocy średniej, te ultraszybkie produkują impulsy bardzo niskoenergetyczne ze względu na nieliniowości optyczne. Finansowany przez UE projekt "International coherent amplification network" (ICAN) powstał, aby wykorzystać efektywność, możliwości regulacyjne i wysoką moc laserów światłowodowych do produkcji wysokoenergetycznych źródeł impulsów o wysokiej częstotliwości powtarzania. Poprzez serię konferencji i warsztatów zespół zbadał możliwość spójnego dodawania impulsów z tysięcy laserów światłowodowych. Tego rodzaju system powinien zapewnić niezbędną moc i wydajność, umożliwiając ekonomiczną produkcję dużego strumienia relatywistycznych protonów na milimetrowych długościach. System laserowy do zastosowań w fizyce wysokoenergetycznej wymaga tysięcy światłowodów, z których każdy transportuje niewielką ilość energii laserowej. Jego zaletą jest poleganie na sprawdzonych elementach telekomunikacyjnych. W wyniku pompowania przez diodę laserową, rejestrowane są znakomite wyniki w zakresie wydajności. Aby głębiej zbadać tę koncepcję systemu laserowego, naukowcy skupili się na wielu różnych aspektach, począwszy od fundamentalnych ograniczeń fizycznych po potencjalną produkcję laserów. W szczególności zbadali wydajność oraz średnie i szczytowe ograniczenia mocy spójnie połączonych ultraszybkich systemów laserowych. Ponadto zbadano rekombinację przestrzenną i czasową dużej liczby wzmacniaczy światłowodowych, a także czasowo-przestrzenną jakość wiązki. Skupiono się także na obniżeniu trwania impulsów i manipulacji ich kształtem. Końcowe rezultaty obejmowały plan wdrożenia i program ukazujący przeszkody techniczne, proponowane rozwiązania i metody wytwarzania sprzyjające zwiększeniu liczby zainteresowanych członków oraz podnoszeniu świadomości. Technologia ICAN może także znaleźć zastosowanie w transmutacji jądrowej, swoistych energetycznie wiązkach gamma do identyfikacji izotopów, a także farmakologii jądrowej i terapii fotonowej.
Słowa kluczowe
Laser światłowodowy, przyspieszacz cząstek, fizyka wysokoenergetyczna, częstotliwość powtarzania, średnia moc, dioda laserowa, wzmacniacz
