사이클롭스 레이저

Cyclops laser
1975년 완공 당시 LLNL의 단일 빔 Cyclops 레이저.

Cyclops는 1975년 Lawrence Livermore National Laboratory(LLNL)에서 제작된 고출력 레이저입니다.이것은 관성구속융합(ICF)[1] 연구를 목적으로 한 연구소의 레이저 프로그램에서 만들어진 두 번째 레이저였다.

Cyclops는 싱글빔 네오디뮴 유리(Nd:glass) 레이저입니다.이것의 두 빔 버전인 야누스 레이저도 1975년에 완성되었다.이 건설의 주요 과학적 목적은 고출력 레이저 빔의 비선형 초점 효과 연구, 새로운 증폭 기술(브루스터 각도의 Nd: 유리 디스크), 이후 Argus 및 Shiva 레이저와 같은 고출력 레이저와 관성 구속 퓨시오에 사용될 공간 필터링 기술이었다.n(ICF) 조사.

배경

최초의 ICF 레이저 실험에서도 다루어져야 할 주요 문제 중 하나는 빔의 초점 불량과 광학적 Ker 효과로 인한 빔의 극한 강도로 인한 광학적 손상이었다. 여기서 빔은 매우 강렬하기 때문에 공기 또는 유리를 통과하는 동안 전기 fi.빛의 엘드는 실제로 재료의 굴절률을 변화시키고 가장 강한 지점의 빔을 극도로 높은 강도의 구조물처럼 필라멘트로 "자기 초점"을 낮추게 합니다.이와 같이 광선이 매우 강도 높은 필라멘트로 붕괴되면 레이저 유리 및 기타 광학의 레이저 손상 임계값을 쉽게 초과하여 유리를 통해 피트, 균열 및 회색 트랙을 만들어 심각한 손상을 입힐 수 있습니다.

이 새로운 문제는 레이저가 매우 강한 빛의 빔과 함께 비선형 현상이 일어나는 곳까지 전력을 확장하면서 명백해졌습니다.LLNL의 Krupke는 다음과 같이 말했다.

빛의 강도가 충분히 높아지면(융접 레이저에서처럼) 빛의 전장은 유리의 원자를 너무 강하게 교란시켜 유리가 비선형 방식으로 반응합니다.

그 당시에는 이러한 효과에 대한 강력한 이론적 이해가 없었고, 그것들을 예측하는 것은 어려웠다.그러나 LLNL 연구진은 자체 노력과 상업용 유리 공급업체의 노력을 결합했으며 모든 유형의 유리에 대한 비선형 효과 강도 간의 관계를 설명하는 새로운 예측 도구를 개발할 수 있었다.Krupke가 지적한 바와 같이:

그것은 로제타 돌 같았다.이 양적 대응으로 그들은 수백만 개의 안경의 비선형 굴절 성능을 플롯하고 가능한 가장 낮은 값을 가진 것을 찾을 수 있었다.그런 다음 산업 파트너와 협력하여 필요한 특성을 가진 구성을 만들었습니다.

적절한 유리를 사용하면 문제를 최대한 줄일 수 있었지만, 문제는 여전히 존재했다.소규모 실험의 경우, 이것은 걱정할 만한 효과는 아니지만, 훨씬 더 크고 더 강력한 Shiva가 이미 설계되어 있기 때문에 레이저의 광선 평활도를 더욱 향상시킬 수 있는 방법을 연구해야 했습니다.

이러한 효과를 제거하는 가장 간단한 방법은 빔의 공간 강도 프로파일에 적용되는 푸리에 변환 기술을 사용하여 물리적으로 이러한 효과를 걸러내는 것이었습니다.촬상 공간 필터는 사실상 레이저 빔에 삽입된 작은 반전 망원경이며 핀홀을 통해 빛을 집중시킵니다.많은 공간 이방성 모드의 경우 중심선에서 벗어난 매우 낮은 회절 각도로 나타나지만, 평활화 성능을 개선하기 위해 공간 필터 튜브는 매우 길기 때문에 필라멘트가 중심선에서 이동한 거리를 최대화할 수 있습니다.이러한 레이저는 이전에 만들어지지 않았지만, Nd: 유리 레이저 자체를 탐사한 이전의 야누스 레이저는 길이가 불과 몇 미터였습니다.

사이클롭스가 연구하기 위해 만들어진 것은 바로 긴 레이저를 만드는 것의 문제였다.Cyclops는 실질적으로 더 큰 Shiva 설계의 단일 빔으로, 잠재적인 문제를 식별하고 필터를 위한 최선의 배치를 고안하기 위해 가능한 한 빨리 완료할 수 있었습니다.이 목표에서 Cyclops는 성공적이었고, 그 이후 모든 주요 ICF 노력은 공간 필터링 기술을 사용하여 오늘날 약 100m의 레이저 "빔라인"을 지속적으로 증가시켰습니다.

Cyclops가 아직 건설 중인 동안, 공간 필터링 기술인 Argus를 통합한 또 다른 LLNL 레이저가 제작되고 있었습니다.Argus는 각 스테이지 사이에 공간 필터가 있고 쉽게 얻을 수 있는 테라와트 빔 파워를 가진 일련의 증폭기를 통해 빛을 통과시켰습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Laser Programs: the First 25 Years...1972-1997 (PDF)

외부 링크