Машины-монстры: HAPLS - самая большая в мире матрица полупроводниковых лазеров, способная выдать 3.2 МВт пиковой мощности - «Наука и технологии»

Специалисты Ливерморской Национальной лаборатории имени Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) изготовили и ввели в эксплуатацию самую большую на сегодняшний день матрицу из полупроводниковых лазерных диодов, которая способна вырабатывать импульсы света с пиковой мощностью 3.2 МВт. Эта матрица является ключевым компонентом системы накачки High-Repetition-Rate Advanced Petawatt Laser System (HAPLS), разработка которой ведется в лаборатории LLNL и которая будет установлена на будущем самом мощном лазере в мире Extreme Light Infrastructure (ELI), сооружение которого ведется в настоящее время в Чешской Республике.

Система HAPLS способна вырабатывать импульсы света, длительностью 30 фемтосекунд, мощностью более одного петаватта и повторяющиеся с частотой в 10 Гц (10 раз в секунду). Такая высокая частота следования импульсов является ключевым моментом для любой современной высокоэнергетической лазерной системы, которые раньше накачивались при помощи множества мощных импульсных ламп, которые, в свою очередь, могут срабатывать не чаще одного раза в секунду. Диодные матрицы HAPLS могут срабатывать 10 раз в секунду, накачивая килоджоулями своих импульсов основной усилитель мощности лазера ELI, который начнет вырабатывать первые импульсы в 2017 году.

"Европейская система Extreme Light Infrastructure, в создании которой задействованы участники со всего мира, станет вместилищем всех самых ультрасовременных лазерных технологий, которое обеспечит международные группы ученых возможностью проведения фундаментальных физических и практических исследований" - рассказывает Константин Хафнер (Constantin Haefner), директор программы HAPLS, - "Лаборатория LLNL, признанный мировой лидер в области высокоэффективных лазерных систем средней и большой мощности, является одним из наших основных партнеров, создающих вместе с нами петаваттные лазерные системы нового поколения".

Как уже упоминалось выше, большинство современных мощных лазеров использует для накачки гигантские импульсные лампы. Вспышки яркого белого света этих ламп возбуждают и переводят в высокое энергетическое состояние атомы материала, специального лазерного стекла, из которого изготовлены большие стержни и плиты. Относительно низкая эффективность этих ламп является причиной, по которой достаточно большая часть энергии превращается в тепло и лампам требуется некоторое время на охлаждение. Технология лазерных диодов, эффективность которых почти вплотную приближается к 100 процентам, позволяет решить проблему лишнего тепла и увеличить на порядок частоту следования импульсов.