バルカンレーザー

バルカンレーザーは、イギリスのオックスフォードシャーにあるラザフォード アップルトン研究所の中央レーザー施設にある赤外線8 ビーム ペタワットネオジム ガラスレーザーです。この施設で初めて稼働したレーザーです。

この装置は、基礎物理学と高度な応用における幅広い実験プログラムのために、10 ²¹ W/cm ²の目標照射量を実現するように設計されています。これには、超高強度光と物質の相互作用、高速点火核融合研究、光子誘起核反応、光波による電子とイオンの加速、実験室での天体物理学、相対性理論が支配するプラズマの世界の探究などが含まれます。

2005年、バルカンレーザーはギネスブックに認定された世界最高強度の集束レーザーであり、集束強度10 ²¹ W/cm ²のペタワットレーザービームを生成できる。^[1]

ターゲットエリア東部の廃止に伴い、現在アクティブなターゲットエリアは、ターゲットエリアペタワットとターゲットエリア西部の 2 つです。

ターゲットエリアウェストは、F3集束光学系を使用したポンププローブ実験用に10 ¹⁹ W/cm ^{2の強度を提供するデュアル短パルスビームラインで稼働していますが、他の構成も利用可能です。 [2]} 6つの長パルスビームは、片側クラスター、円筒形、球形圧縮など、複数の構成で短パルスと並べて構成できます。長パルスビームは、0.5nsから最大8nsのパルス長、ビームあたり50Jから300Jのエネルギーで動作できます。プレパルスとポストパルスを含むさまざまなパルス構成を設定できます。

ペタワットターゲットエリアは、長パルスビームラインを使用してターゲットに単一の短パルスを提供します。これは、大型の放物面鏡を介して最高の強度を提供するように構成されています。^[3] ターゲットエリアウェストと同様に、さまざまなパルス構成が可能です。

Vulcan は、500fs の圧縮パルスでターゲットに 500J を照射し、5μm の焦点スポットで 10 ²¹ W/cm ²のピーク放射照度を実現します。この性能は、Nd:ガラス増幅器だけでは実現できません。ゲインを狭めると、パルス帯域幅がパルス持続時間をサポートするために必要な制限を下回るためです。

• 光パラメトリックチャープパルス増幅^{[4] [5]} (OPCPA)に基づく新しいフロントエンド増幅システムでは、パルスが時間的に引き伸ばされた後、パルス圧縮器が続きます。これにより、バルカンロッドとディスク増幅器チェーンに注入するための広い帯域幅(1 mJ nm ⁻¹ )で約10mJのパルスが生成されます。
• 増幅器チェーンは、Nd:リン酸とNd:ケイ酸塩の増幅媒体の組み合わせを使用して帯域幅に対して最適化されています。
• ビーム品質を回折限界近くまで向上させるために実装された適応光学 (AO) システム。

• 中央レーザー施設
• ラザフォード・アップルトン研究所
• レーザーの種類一覧
• チャープパルス増幅
• 国立点火施設

• CCLRC の Vulcan およびその他のレーザー
• バルカンレーザー
• ブレナー、セリ。「超強力レーザー」。舞台裏の科学。ブレイディ・ハラン。