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láser argus

Vista aérea del láser Argus. El área de la cámara objetivo está en la pared del fondo (arriba a la izquierda).

Argus era un láser de vidrio de sílice dopado con neodimio infrarrojo de alta potencia y dos haces 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 rayos .

A partir de algunos de los experimentos anteriores en ICF se sabía que cuando los grandes sistemas láser amplificaban sus rayos más allá de cierto punto (normalmente alrededor del nivel de gigavatios), comenzaban a aparecer efectos ópticos no lineales debido a la naturaleza muy intensa de la luz. El efecto más grave entre ellos fue la " lente de Kerr ", donde, debido a que el haz es tan intenso, durante su paso a través del aire o del vidrio, el campo eléctrico de la luz realmente altera el índice de refracción del material y hace que el haz se los puntos más intensos para "autoenfocarse" hasta estructuras similares a filamentos de intensidad extremadamente alta. Cuando un rayo colapsa en filamentos de intensidad extremadamente alta como este, puede exceder fácilmente el umbral de daño óptico del vidrio láser y otras ópticas, dañándolos gravemente al crear hoyos, grietas y huellas 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 exceder el nivel de gigavatios de los láseres ICF sin destruir el propio láser después de unos pocos disparos.

Para mejorar la calidad de los haces amplificados, LLNL había comenzado a experimentar con el uso de filtros espaciales en el láser Cyclops de haz único , 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 enfocarían la luz hasta un punto (el punto focal) donde pasaría a través de un orificio que rechazaría la luz dispersa y desenfocada, suavizando el haz y eliminando los puntos de alta intensidad que de otro modo habrían sido amplificado aún más causando daños a la óptica del haz descendente. La técnica tuvo tanto éxito en Argus que a menudo se la denominaba "la salvadora 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 luz, cada uno de los cuales aumentó 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 rayos láser e interacciones láser-objetivo; no hubo ningún intento de alcanzar realmente el estado de ignición por fusión en el dispositivo, ya que se entendía que esto era imposible con las energías que Argus era capaz de entregar. Sin embargo, Argus se utilizó para explorar mayores rendimientos de los objetivos del tipo llamado "empujador 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 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 irradiando un hohlraum . La producción reducida de energía de rayos X duros mediante la producción de electrones calientes mientras se utiliza 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 posteriormente en el modo de accionamiento directo (tanto en el láser LLE como en el láser Novette ) y posteriormente se utilizaría para mejorar la energía del láser para apuntar a la eficiencia del acoplamiento del plasma en experimentos en casi todos los dispositivos láser de confinamiento inercial posteriores. Argus fue cerrado y desmantelado en septiembre de 1981. El rendimiento máximo de fusión para implosiones de objetivos en Argus fue de aproximadamente 10,9 neutrones por disparo.

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