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Láser Argus

Vista aérea del láser Argus. La zona de la cámara de tiro se encuentra en la pared más alejada (arriba a la izquierda).

Argus era un láser infrarrojo de alta potencia de dos haces de vidrio de sílice dopado con neodimio con una apertura de salida de 20 cm (7,9 pulgadas) construido en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en 1976 para el estudio de la fusión por confinamiento inercial . Argus avanzó en el estudio de la interacción láser-objetivo y allanó el camino para la construcción de su sucesor, el láser Shiva de 20 haces .

Se sabía, a partir de algunos de los primeros experimentos en ICF, que cuando los grandes sistemas láser amplificaban sus rayos más allá de un cierto punto (normalmente alrededor del nivel de gigavatios), empezaban a aparecer efectos ópticos no lineales debido a la naturaleza muy intensa de la luz. El efecto más grave entre ellos era el " efecto de lente Kerr ", en el que, debido a que el rayo es tan intenso, durante su paso a través del aire o del vidrio, el campo eléctrico de la luz en realidad altera el índice de refracción del material y hace que el rayo en los puntos más intensos se "autoenfoque" hasta formar estructuras similares a filamentos de intensidad extremadamente alta. Cuando un rayo colapsa en filamentos de intensidad extremadamente alta como este, puede superar fácilmente el umbral de daño óptico del vidrio láser y otros elementos ópticos, dañándolos gravemente al crear hoyos, grietas y pistas grises a través del vidrio. Estos efectos se volvieron tan graves después de las primeras etapas de amplificación de los primeros láseres, que se consideró esencialmente imposible superar el nivel de gigavatios para los láseres ICF sin destruir el propio láser después de unos pocos disparos.

Para mejorar la calidad de los haces amplificados, el LLNL había comenzado a experimentar con el uso de filtros espaciales en el láser Cyclops de un solo haz , construido el año anterior. La idea básica era extender el dispositivo láser en una "línea de haz" muy larga, sobre la cual cualquier imperfección que se acumulara en el haz se eliminaría sucesivamente después de cada etapa de amplificación. Una serie de tubos con lentes en cada extremo enfocaban la luz hacia un punto (el punto focal) donde pasaría a través de un orificio que rechazaría la luz desenfocada, suavizando el haz y eliminando los puntos de alta intensidad que de otro modo se habrían amplificado aún más causando daños a la óptica del haz descendente. La técnica tuvo tanto éxito en Argus que a menudo se la denominó "la salvación del láser ICF".

Tras el éxito de Cyclops en el suavizado de haces, el siguiente paso fue aumentar aún más la energía y la potencia de los haces resultantes. Argus utilizó una serie de cinco grupos de amplificadores y filtros espaciales dispuestos a lo largo de las líneas de haz, cada uno de los cuales aumentaba la potencia hasta alcanzar un total de aproximadamente 1  kilojulio y 1-2 teravatios por haz. Estas intensidades habrían sido imposibles de lograr sin el uso de filtrado espacial. Argus fue diseñado principalmente para caracterizar grandes líneas de haz láser e interacciones láser-objetivo, no se intentó realmente lograr el estado de ignición de fusión en el dispositivo, ya que se entendía que esto era imposible con las energías que Argus era capaz de proporcionar. Sin embargo, Argus se utilizó para explorar más a fondo mayores rendimientos de los llamados objetivos de tipo "impulsor explosivo" y para desarrollar cámaras de diagnóstico de rayos X para ver el plasma caliente en dichos objetivos, una técnica crucial para la caracterización del rendimiento del objetivo en los láseres ICF posteriores.

Argus era capaz de producir un total de aproximadamente 4 teravatios de potencia en pulsos cortos de hasta aproximadamente 100 picosegundos, o aproximadamente 2 teravatios de potencia en un pulso más largo de 1 nanosegundo (~2 kilojulios ) en un objetivo de cápsula de combustible de fusión de 100 micrómetros de diámetro. Se convirtió en el primer láser en realizar experimentos utilizando rayos X producidos mediante la irradiación de un hohlraum . La producción reducida de energía de rayos X duros a través de la producción de electrones calientes mientras se usa luz láser de frecuencia duplicada y triplicada (a diferencia de la luz infrarroja producida directamente por el propio láser) se notó por primera vez en Argus. Esta técnica también se validaría más tarde en el modo de accionamiento directo (tanto en el láser LLE como en el Novette ) y posteriormente se usaría para mejorar la eficiencia de acoplamiento de la energía del láser al plasma del objetivo en experimentos en casi todos los dispositivos de confinamiento inercial láser posteriores. Argus se cerró y desmanteló en septiembre de 1981. El rendimiento máximo de fusión para implosiones de objetivos en Argus fue de aproximadamente 10 9 neutrones por disparo.

Véase también

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