Самый большой в мире лазер

В России собрали самый мощный в мире лазер

Роман Барский

22 апреля 2019, 18:22

Завершена сборка центрального элемента новейшей лазерной установки. Об этом заявили в пресс-службе Российского федерального ядерного центра – ВНИИЭФ. Созданный аппарат не имеет аналогов во всем мире, а мощность его импульса превосходит таковую у существующих ныне установок в 1,5 раза

Российская разработка, кроме мощности, имеет еще одно важное преимущество. По словам С. Гаранина – академика РАН, директора лазерно-физических исследований Российского федерального ядерного центра – ВНИИЭФ, созданный учеными лазер имеет конструктивную особенность, позволяющую применять ее в экспериментах с термоядерной мишенью. В отличие от американского аналога NIF, который не может обеспечить требуемый уровень однородности облучения центральной капсулы, российская камера взаимодействия, благодаря своей сферической симметрии, имеет все шансы стать первой в данной отрасли.

Внешне новейший лазер напоминает огромную сферу диаметром 10 метров и весом 120 тонн. На данный момент исследователи уже приступили к испытаниям систем первого модуля устройства. Запуск аппарата намечен на конец текущего года, а в 2022 году установку планируют ввести в эксплуатацию.

Созданный аппарат не имеет аналогов во всем мире, а мощность его импульса превосходит таковую у существующих ныне установок в 1,5 раза

Лазер имеет конструктивную особенность, позволяющую применять ее в экспериментах с термоядерной мишенью.

К мишени нижегородского лазера будет подводиться в полтора раза больше импульсной энергии, чем у самой мощной лазерной установки мира — NIF из США. Высота камеры составляет 32 метра. В основном здании РФЯЦ планируют проводить эксперименты по управляемому инерциальному термоядерному синтезу.

Внешне новейший лазер напоминает огромную сферу диаметром 10 метров и весом 120 тонн. Всего за 14 месяцев с использованием уникальной технологии сварки произведен монтаж сферы и ее раскрой под контролем прецизионного геодезического оборудования для размещения систем ввода излучения, технологических систем и диагностического измерительного оборудования. Толщина стенки камеры из алюминиевого сплава составляет 100 мм. Всего на поверхности сферы располагаются более 100 портов. О точности произведенных операций свидетельствуют следующие цифры: максимальное отличие формы камеры от сферы составляет менее 5 мм, а оси всех портов имеют отклонение от её центра менее 1 мм.

«До сих пор никто в мире не смог в лаборатории зажечь термоядерную мишень. Эксперименты, которые были проведены на установке NIF, показали, что система облучения не может обеспечить необходимую однородность облучения центральной капсулы. Наша система облучения иная, она уже практически сферически симметрична. Имея предыдущий опыт экспериментов, у нас есть все шансы добиться желаемого («ажигания» термоядерных реакций в мишенях) первыми в мире», — отметил директор Института лазерно-физических исследований РФЯЦ-ВНИИЭФ академик РАН Сергей Гаранин.

Высота здания для лазерной установки — 32 метра, с десятиэтажный дом.

Здание лазерного комплекса саровской установки - рекордсмен среди введенных и планируемых к строительству лазерных систем.

Что известно об американской лазерной установке NIF

Комплекс National Ignition Facility — «Национальное Зажигательное Оборудование» в Ливерморской лаборатории имени Лоуренса (США) обеспечивает проведение экспериментов с инерционным термоядерным синтезом.

Место, где должен происходить термоядерный микровзрыв, называется немецким словом hohlraum. Золотая камера, которая должна обеспечить равномерный нагрев термоядерной таблетки электромагнитной энергией, излучаемой стенками. Нечто подобное с тем же названием и для того же самого имеет «водородная» бомба. Только большего размера, а источником фотонов служит рентгеновское излучение от первичного ядерного взрыва, проникающее в hohlraum через радиационный канал (interstage).

Расчетный выход микровзрыва может достигнуть 20 МДж, что эквивалентно 5 кг тротила. Формально имеет место эффективный, управляемый, инерционный, термоядерный синтез. Фактически, с учетом КПД лазерной системы не больше 1%, такая технология не приведет к практическому источнику энергии. Только для зарядки конденсаторов, питающих лазерные усилители, требуется 420 МДж.

Через два входных отверстия внутренность золотой камеры освещают 192 ультрафиолетовых лазерных луча с общей мощностью до 500 Тераватт. В течении 3 — 5 наносекунд туда поступает 2 — 4 МДж энергии, которая должна переизлучаться стенками в рентгеновском диапазоне. Термоядерная таблетка содержит 15 микрограмм дейтерия и трития при температуре 18 К, а также закаченный во внутреннюю полость газ. Капсула имеет сферическую оболочку диаметром 2 мм. Ее аблирующее покрытие может быть выполнено из бериллия или имеет композитную структуру на основе полиэтилена. Оно поглощает до 100 КДж энергии, результатом чего является радиационная имплозия капсулы. Плотность вещества достигает 1000 г/куб.см, а температура дейтерий-тритиевой начинки поднимается до сотни миллионов градусов.

Схема здания лазерного комплекса установки NIF (штат Калифорния, США).

На установке NIF американцы осуществляют термоядерный синтез по схеме 2H + 3H = 4He + n, самой легкоосуществимой из термоядерных реакций. Её энергетический выход составляет 17,6 МэВ.

По материалам topcor.ru/novosti24.su/lasers.llnl.gov

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!

Email*

Самый мощный в мире лазер взял рекордную планку в 500 триллионов ватт

Американские учёные из Ливерморской национальной лаборатории испытали самый мощный в мире лазер. Импульс, созданный при помощи 192 лучей, с пиковой мощностью 500 триллионов ватт поразил мишень диаметром 2 миллиметра.

Импульс просуществовал всего 23 миллиардных доли секунды, но произвёл в тысячу раз больше энергии, чем все жители США потребляют в отдельно взятый момент времени.

Рекордный "выстрел" был осуществлён на грандиозном Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций в Калифорнии (NIF).

Комплекс размером со стадион был построен в конце 90-х годов. Основная цель проекта – изучение контролируемой реакции термоядерного синтеза. Для её осуществления на гранулы, заполненные смесью изотопов водорода — дейтерия и трития, направляют мощный импульс лазерного излучения. (В нынешнем эксперименте лучи ультрафиолета доставили к цели 1,85 мегаджоулей энергии.)

Под воздействием лазерного импульса гранула сжимается в несколько сотен раз. Атомы дейтерия превращаются в атомы гелия, при этом высвобождаются нейтроны, и выделяется большое количество энергии.

Директор комплекса Эдвард Мозес (Edward Moses) считает эти испытания историческими и называет их первым серьёзным шагом на пути к получению чистой термоядерной энергии.

Впервые в лабораторных условиях осуществлено то, что происходит исключительно в недрах звёзд. По сути это сравнимо с процессами ядерного синтеза, происходящими в водородной бомбе. Только в отличие от бомбы, реакция с участием лазера полностью контролируется.

Планка в 500 тераватт была поставлена ещё в 90-е годы, когда учёные расписывали будущую работу NIF. Так что можно сказать, что аппаратура, наконец, вышла на запланированный уровень работы.

Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций также связан с военными программами США. Военные заинтересованы во внедрении последних лазерных разработок в качестве оружия будущего. В частности для запуска термоядерной реакции в ядерных ракетах.

Также по теме:

Оружие ближайшего будущего: лазеры, СВЧ и искусственные землетрясения
Лазер для Джеймса Бонда: новое оружие против бунтарей
Американцы испытали пули с лазерным наведением на цель
Немцы испытали новейшее лазерное оружие
Под руководством французского учёного в НГУ создадут сверхмощный лазер
Россия разрабатывает "летающий" лазер

В России запустили первый модуль самого мощного в мире лазера / Хабр

Во Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики в городе Сарове запустили первый модуль самой мощной в мире лазерной установки УФЛ-2М. Её используют для проведения экспериментов по управляемому инерциальному термоядерному синтезу и исследования свойств вещества в экстремальных состояниях.

Заместитель директора по лазерным установкам во Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики (ВНИИЭФ), академик РАН, Сергей Гаранин выступил во вторник, 8 декабря, на научной сессии Общего собрания Российской академии наук. Учёный рассказал о ходе строительства установки УФЛ-2М для исследования экстремальных свойств вещества при сверхвысоких температурах и давлениях.

В своём докладе «Мощные лазеры для физики высоких плотностей энергии» Гаранин рассказал о понимании процессов внутри звёзд и перспективах исследований для возможности создания новых источников энергии.

УФЛ-2М и подобные установки имеют двойное назначение – их используют для моделирования и проектирования ядерного оружия. Такая необходимость существует для стран, где введен запрет на ядерные испытания.

Российская установка будет использовать в полтора раза больше импульсной энергии для термоядерной мишени, чем лазерная установка National Ignition Facility (NIF), говорится в докладе Гаранина. NIF расположен в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в Калифорнии, США.

Сергей Гаранин сообщил, что «системы для работы всех каналов лазерной установки изготовлены и введены в эксплуатацию». Первый модуль состоит из 8 каналов лазерной установки и уже тоже функционирует. В 2021 году команда учёных начнёт исследования на этом модуле.

Ранее академик Гаранин рассказывал о необходимости сжатия очень маленького количества вещества до крайне высоких плотностей, эта проблема мешает зажечь термоядерную мишень в лаборатории. Запланированная мощность энергии установки на выходе составляет 4,6 МДж и 2,8 МДж на мишени.

В апреле 2019 года ВНИИЭФ в Сарове сообщил о завершении сборки камеры взаимодействия, главного элемента лазерной установки УФЛ-2М.

В России ввели в эксплуатацию самый мощный в мире лазер

Специалисты из РФЯЦ-ВНИИЭФ (Саров) запустили первый модуль самого мощного в мире лазера. Установка под названием УФЛ-2М будет использована отечественными учеными для исследования вещества в экстремальных состояниях, а также проведения экспериментов по управляемому инерциальному термоядерному синтезу.

О важности отечественной разработки рассказал директор по лазерным системам ВНИИЭФ академик Сергей Гаранин в ходе видеоконференции. Со слов ученого, УФЛ-2М станет незаменимой для создания новых видов российского ядерного оружия в условиях запрета на проведение полевых испытаний. Также данная установка позволит исследователям приблизиться к пониманию процессов, происходящих в звездах, а также изучить возможности создания новых источников энергии.

Стоит отметить, что российская УФЛ-2М станет самой мощной среди введенных в эксплуатацию и планируемых к постройке лазерных систем. Так, отечественная установка сможет подводить к термоядерной мишени в полтора раза больше импульсной энергии, чем американская система NIF.

Со слов Сергея Гаранина, на сегодняшний день готовы все системы, обеспечивающие работу каналов лазерной установки. Первый модуль из 8-ми каналов уже запущен. Ученые приступят к исследованиям с начала следующего года.

Не забудьте ниже поделиться новостью на своих страницах в социальных сетях.

Самый большой и мощный в мире рентгеновский лазер

4 сентября 2017 года состоялось официальное включение в работу самого большого и самого мощного на сегодняшний день рентгеновского лазера на свободных электронах European X-ray Free Electron Laser (XFEL).

Вот подробности ...

Лазер XFEL, на сооружение которого было потрачено около миллиарда евро, представляет собой линейный ускоритель, имеющий несколько "портов" для вывода генерируемого излучения, размещенный в недрах подземного туннеля, общей длиной 3.4 километра. Лазер располагается на территории Научно-исследовательского центра DESY в Гамбурге, Германия. При помощи сверхкоротких вспышек рентгеновского излучения, генерируемых лазером XFEL, ученые смогут составлять трехмерные изображения структур молекул, других частиц биологического происхождения, исследовать внутреннюю структуру и процессы, происходящие внутри различных материалов, и многое другое. При этом, съемка будет производиться со скоростью и с таким уровнем детализации, которые ранее были просто недостижимы.

Во время работы лазера XFEL электроны разгоняются внутри линейного ускорителя до энергии в 17.5 ГэВ, прежде чем попасть в область расположения череды магнитов, называемых ондуляторами. Магнитное поле ондуляторов заставляет разогнанные электроны колебаться и замедляться, и их кинетическая энергия превращается в энергию высокоэнергетического рентгеновского излучения.

После выхода на полную мощность система лазера XFEL будет способна вырабатывать до 27 тысяч импульсов интенсивного рентгеновского излучения в секунду, длина волны излучаемых рентгеновских волн может регулироваться в пределах от 0.05 до 4.7 нанометров, что позволит производить съемку с уровнем детализации вплоть до отдельных атомов. А малая длительность и высокая скорость чередования импульсов позволят получать последовательность снимков, которые можно будет "сшить" в видео, фигурантами которых будут биохимические, химические реакции и другие быстротекущие физические процессы.

С практической точки зрения возможности лазера XFEL будут использованы для исследований и разработки новых лекарственных препаратов, новых материалов и веществ для использования их в электронике, автомобильной, космической и авиационной промышленности. Помимо этого, при помощи нового рентгеновского лазера можно будет проводить исследования поведения материи, находящейся в чрезвычайных условиях, подобных условиям внутри звезд, в окрестностях черных дыр и на поверхности некоторых экзопланет.

И в заключение следует отметить, что своей первый рентгеновский "свет" лазер XFEL выработал в мае этого года. И, через несколько месяцев, потраченных на тестирование, отладку и калибровку оборудования, лазер XFEL станет доступен для ученых, которые смогут проводить свои собственные эксперименты.

[источники]источники
https://www.theengineer.co.uk/x-ray-laser-operation/

Самый мощный в мире лазер взял рекордную планку в 500 триллионов ватт // Смотрим

Также по теме:

Открытие крупнейшего в мире лазера (с видео)

Ученые десятилетиями искали способы использовать огромную силу Солнца и звезд для снабжения энергией здесь, на Земле. Национальный центр зажигания в Ливерморской лаборатории Лоуренса может зажечь свет в конце туннеля.

Объект был посвящен сегодня (29 мая) на церемонии, на которой присутствовали многочисленные официальные лица штата и страны.

В этом здании размером с три футбольных поля находится самый большой в мире лазер. В течение следующих трех лет его 192 лазерных луча доставят огромное количество энергии по цели размером с горошину. Эта мишень, заполненная водородным топливом, в свою очередь будет выделять в 10-100 раз больше мощности, чем количество, введенное лазером.

Видео предоставлено: Лаборатория Лоуренса Ливермора

Когда вся энергия лазера ударяет по цели, в материалах мишени возникают беспрецедентные температуры - температуры более 100 миллионов градусов и давление, превышающее в 100 миллиардов атмосфер Земли.Эти условия аналогичны условиям звезд и ядер планет-гигантов. Воспламенение этих условий приведет к ядерному синтезу, который является реакцией, которая дает Солнцу и звездам их огромную силу. Имитация и управление очень изменчивым процессом - равносильно созданию звезды в лаборатории - может привести к появлению способов производства чистой и безопасной энергии в большом количестве.

Хотя демонстрация ядерного синтеза как жизнеспособного средства для получения чистой энергии в изобилии может быть самым захватывающим ответвлением исследований NIF, другая его роль заключается в изучении условий, связанных с внутренней работой ядерного оружия.

NIF является краеугольным камнем важнейшей миссии национальной безопасности по обеспечению надежности и безопасности ядерных арсеналов США без проведения подземных испытаний. В NIF ученые смогут предоставить данные для суперкомпьютерного моделирования, которые воспроизводят условия, существующие внутри термоядерного оружия.

Эксперименты

NIF также помогут ученым, которые пытаются понять Вселенную во многих фундаментальных аспектах, включая астрофизиков, узнающих о горячих и плотных недрах больших планет, звезд и других явлениях.

Предоставлено Калифорнийским университетом

Изготовлен самый большой в мире лазер

Цитата : Открытие крупнейшего в мире лазера (с видео) (29 мая 2009 г.) получено 1 января 2021 г. с https: // физ.org / news / 2009-05-world-large-laser-wvideo.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Изготовлен самый большой в мире лазер

На комбинированной фотографии показаны все три этажа, на которых находится целевая камера диаметром 10 метров и весом 264 000 фунтов. К круглым люкам будут прикреплены диагностические приборы. Фотомонтаж Жаклин МакБрайд

(PhysOrg.com) - Сегодня Министерство энергетики объявило, что Национальное управление ядерной безопасности (NNSA) сертифицировало завершение исторической работы по созданию самого большого в мире лазера.

Предполагается, что Национальная лаборатория зажигания (NIF), размещенная в Ливерморской национальной лаборатории Министерства энергетики США, позволит ученым осуществлять термоядерное зажигание в лаборатории, получая от цели больше энергии, чем дает лазер.

Завершение NIF открывает двери для научного прогресса и открытий, которые обещают укрепить нашу национальную безопасность, могут помочь сломать зависимость Америки от иностранной нефти и приведет к новым прорывам в мирах астрофизики, материаловедения и многих других научных дисциплин.

«Завершение строительства Национального центра зажигания - это настоящая веха, которая сделает Америку более безопасной и энергонезависимой, открыв новые возможности для научных достижений и открытий», - сказал администратор NNSA Томас Д'Агостино.

«NIF станет краеугольным камнем важнейшей миссии национальной безопасности, обеспечивая постоянную надежность ядерных арсеналов США без подземных ядерных испытаний, а также предоставляя возможность исследовать границы фундаментальной науки и потенциальные технологии для энергетической независимости», - сказал.

Laser Bay 2, один из двух лазерных отсеков NIF, был введен в эксплуатацию 31 июля 2007 года. Длина каждого лазерного отсека составляет примерно 400 футов.

NIF является важной частью миссии NNSA по поддержанию безопасности и надежности наших средств ядерного сдерживания без проведения ядерных испытаний. Соединенные Штаты не развертывали новое ядерное оружие более 20 лет и не проводили подземных ядерных испытаний с 1992 года.

Вместо этого ученые из NNSA поддерживают боеголовки в запасе намного дольше их первоначального срока службы, используя сложные суперкомпьютеры и оборудование, которое проверяет безопасность, защищенность и надежность U.С. оружие в лабораториях NNSA.

С помощью NIF ученые смогут оценивать ключевые научные допущения в текущих компьютерных моделях, получать ранее недоступные данные о том, как материалы ведут себя при температурах и давлениях, подобных тем, которые находятся в центре звезды, и помогать проверять модели суперкомпьютеров NNSA, сравнивая предсказания кода с наблюдения из лабораторных экспериментов.

Благодаря революционному прогрессу в области технологий, NIF также может совершить прорыв в областях, выходящих за рамки национальной безопасности.Это может способствовать развитию технологий термоядерной энергии, что может стать элементом обеспечения энергетической независимости Соединенных Штатов. Это также могло бы помочь ученым лучше понять состав звезд. Это также могло бы помочь ученым лучше понять состав звезд и планет-гигантов как внутри, так и за пределами нашей Солнечной системы.

NIF размером со стадион способен фокусировать все свои 192 отдельных луча, каждый площадью около 40 квадратных сантиметров, в пятно диаметром примерно полмиллиметра в центре его целевой камеры диаметром 10 метров.NIF может передавать большие объемы энергии с исключительной точностью до миллиардных долей секунды.

НИФ уже произвел исторические научные достижения. Ранее в этом месяце NIF стал первым в мире термоядерным лазером, преодолевшим мегаджоульный барьер (мегаджоуль - это энергия, потребляемая 10 000 100-ваттных лампочек за одну секунду), доставив 1,1 миллиона джоулей ультрафиолетовой энергии к центру своей цели. камера - более чем в 25 раз больше энергии, чем предыдущий рекордсмен.

Предоставлено Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса

Самый большой в мире лазер набирает обороты

Ссылка : Завершено создание крупнейшего в мире лазера (1 апреля 2009 г.) получено 1 января 2021 г. с https: // физ.org / news / 2009-04-world-large-laser.html

Самый большой в мире лазер набирает обороты

Система окончательной проверки повреждений оптики установлена на выдвижной штанге внутри целевой камеры NIF диаметром 30 метров.

С запланированной датой завершения всего через полтора года, ученые и технические специалисты Национального центра зажигания (NIF) ускоряют свои шаги, чтобы установить и протестировать остальные 192 лазера NIF и подготовиться к новому раунду предварительных экспериментов в 2008 году. .

Девяносто шесть лучей NIF были запущены вместе впервые с «превосходной» системой управления и стабильностью лазера, по словам главного заместителя директора NIF & Photon Science Эда Мозеса. В прошлом месяце инжекционные лазерные системы установки, инициирующие лазерные импульсы, были задействованы для 144 лучей.

«Общая энергия инфракрасного излучения составила более 2,5 мегаджоулей», - сказал Мозес.«Это более чем в 40 раз больше, чем обычно работал лазер Nova (предшественник NIF) в то время, когда он был самым большим лазером в мире».

Испытания и сложное компьютерное моделирование подтверждают, что NIF, строящийся в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в северной Калифорнии, находится на пути к достижению своих проектных требований в 1,8 миллиона джоулей ультрафиолетовой энергии, когда в 2009 году будут завершены все лучи преобразуется в ультрафиолет для экспериментов по лазерному синтезу, чтобы минимизировать потери энергии.)

В конце июля введен в эксплуатацию первый из двух 96-лучевых лазерных отсеков. Каждый из 96 лучей давал выходную инфракрасную энергию около 22 000 джоулей, что более чем достаточно для удовлетворения эксплуатационных и эксплуатационных требований NIF. С тех пор во втором лазерном отсеке вводятся в эксплуатацию еще шесть восьмилучевых «пучков», и три из этих пучков прошли эксплуатационную квалификацию.

«Это важное событие, поскольку мы приближаемся к завершению строительства Национального центра зажигания», - сказал Томас Д'Агостино, администратор Национальной администрации по ядерной безопасности (NNSA).«Скоро наступит день, когда мы сможем моделировать условия экстремальной температуры и давления, приближающиеся к тем, которые существуют при ядерных взрывах».

Общий ввод в эксплуатацию трубопроводов НИФ намечен на 2009 год.

Время лазерного выстрела составляет около 25 миллиардных долей секунды, что составляет крошечную долю времени, необходимого для моргания глаза. Для запуска лучей требуется 2300 высококачественных оптических и измерительных модулей, а также около 400 компьютеров, на которых запущен миллион строк кода системы управления.

Испытания измеряют качество пространственного профиля каждого луча и временную форму импульса. Несмотря на то, что каждый выстрел является чрезвычайно коротким по времени, его выходная энергия и частота предназначены для значительного изменения в течение его продолжительности в зависимости от типа проводимых экспериментов.

Крис Хейнам, физик, ответственный за моделирование и тестирование качества и характеристик лазеров, отметил, что только около дюжины человек в ночной «совиной» смене NIF участвовали в мероприятиях в диспетчерской, знаменующих завершение работ по вводу в эксплуатацию первого лазерного отсека. .

«Это хорошо, - сказал Хейнам. «На самом деле, физиков и главных инженеров там быть не должно. Детали были проработаны намного раньше времени. Мы дали им план. Операторы выполнили план по графику. И все прошло без сучка и задоринки ».

Между тем, данные, собранные в ходе экспериментов, проведенных в НИФ в 2003–2004 годах, позволили провести сложное компьютерное моделирование, подтверждающее способность НИФ достигать уровней энергии и качества луча, необходимых для создания первой в мире демонстрации термоядерного синтеза с инерционным удержанием.

Эксперименты «NIF Early Light» впервые включали четыре выстрела с использованием четырех лазерных лучей высокой энергии по полномасштабной мишени. Моделирование экспериментов на суперкомпьютерах мирового класса LLNL в беспрецедентной степени совпало с реальными экспериментальными данными. Эксперименты и моделирование показывают, что лазерные лучи NIF будут эффективно распространяться по мишеням, заполненным плазмой, которые предназначены для термоядерного зажигания и термоядерного горения.

Когда NIF работает, инфракрасная энергия 192 лазерных лучей преобразуется в 1.8 миллионов джоулей ультрафиолетовой энергии и доставляются к мишеням миллиметрового размера в центре его целевой камеры в импульсе длительностью около десяти наносекунд (миллиардных долей секунды). Это эквивалентно 1000-кратной выработке электроэнергии в Соединенных Штатах за тот же короткий период времени.

Лазерные лучи будут сжимать полую оболочку, заполненную изотопами водорода, дейтерием и тритием, до плотности свинца, в 100 раз превышающей плотность. В результирующих условиях - температурах более 100 миллионов градусов по Цельсию и давлении, в 100 миллиардов раз превышающем земную атмосферу - топливный сердечник воспламенится, и термоядерное горение быстро распространится по сжатому топливу, высвобождая во много раз больше энергии, чем выделено. лазерными лучами.

Эксперименты по термоядерному синтезу с инерционным удержанием в НИФ создадут условия, аналогичные тем, которые существуют внутри взрывающегося термоядерного оружия или в ядрах звезд и планет-гигантов. Полученная информация будет использована для обеспечения надежности и безопасности национальных запасов ядерного оружия без подземных испытаний. Эти данные также откроют новые подробности о природе и структуре Вселенной.

экспериментов NIF в следующем году сфокусируют 96 лучей на золотой хольраум (капсула размером с ластик, содержащая мишень для термоядерного синтеза), заполненную смесью легких газов.Названный «Эос» в честь греческой богини зари, в экспериментах будет использоваться первый набор лучей из завершенного лазерного отсека, идущий к центру целевой камеры диаметром десять метров. Они разработаны, чтобы помочь подтвердить ключевые аспекты полномасштабной кампании зажигания, которая начинается в 2010 году.

Источник: Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса.

Вращение молекулы как «внутренние часы»

Ссылка : Самый большой в мире лазер набирает обороты (29 ноября 2007 г.) получено 1 января 2021 г. с https: // физ.org / news / 2007-11-worlds-large-laser-pace.html

Завершено строительство крупнейшего в мире петаваттного лазера мощностью 2 000 триллионов ватт

Панорамный вид усилительной секции LFEX, состоящей из четырех лазерных лучей; Размер каждой балки - прямоугольник 37см х 37см. Для реализации лазерного луча большого диаметра мы разработали большой оптический элемент. Предоставлено: Университет Осаки.

Институту лазерной инженерии (ILE) Университета Осаки удалось усилить петаваттный лазер «LFEX», чтобы обеспечить мощность до 2000 триллионов ватт при продолжительности одной триллионной доли секунды (это соответствует 1000-кратному суммарному потреблению электроэнергии. в мире).Используя этот мощный лазер, теперь можно генерировать все высокоэнергетические квантовые пучки (электроны, ионы, гамма-лучи, нейтроны, позитроны). Благодаря таким квантовым лучам с большим током мы можем сделать большой шаг вперед не только в создании новых фундаментальных технологий, таких как медицинские приложения и неразрушающий контроль социальных инфраструктур, которые будут способствовать нашей будущей жизни долголетия, безопасности и защищенности, но и также для реализации энергии лазерного термоядерного синтеза, вызванной быстрым зажиганием.

Предпосылки и результаты исследований

петаваттных лазеров используются для изучения фундаментальных наук, генерируя квантовые пучки высокой энергии, такие как нейтроны и ионы, но только несколько установок в мире имеют петаваттный лазер. До сих пор петаваттные лазеры в мире имели относительно небольшую мощность (до нескольких десятков джоулей). ILE достигла самой большой в мире выходной мощности лазера, в десятки раз превышающей выходную мощность других лазерных установок мирового класса (1000 джоулей и более).

Этот высокий выход был реализован за счет технологии 4-лучевого усилителя и самой высокой в мире диэлектрической многослойной дифракционной решетки большого диаметра. Кроме того, для наиболее эффективного улучшения характеристик петаваттного лазера первое нарастание лазерного импульса должно быть достаточно крутым. Например, ожидается, что лазерный импульс будет круто в своей временной эволюции, так же как Tokyo Sky Tree стоит от высокого до плоского, вместо Tokyo Tower, которая распространяет строительные леса на холмистую местность.Таким образом, лазер LFEX впервые смог подавить нежелательный дополнительный свет (шум), который существует перед основным импульсом, в десять порядков по сравнению с пиком импульса (10-разрядный контраст импульса). Высота шума эквивалентна размеру вируса гриппа на всю высоту Небесного Дерева.

Используя все передовые технологии мощных лазеров, мы завершили создание петаваттного лазера «LFEX», который теперь можно использовать для изучения фундаментальной науки и практических применений еще глубже, чем раньше.

Воздействие этого исследования (значение этого исследования)

ILE продвигает различные исследования с использованием мощного лазера в качестве совместного использования и совместного исследовательского центра. «LFEX-лазер» позволяет нам генерировать импульсы квантовых лучей высокой энергии с большим током, и можно ожидать таких медицинских применений, как лучевая терапия рака и неразрушающий контроль мостов и т. Д. (Или проверка дефектов с помощью гамма-луча и нейтроны).

Импульсный компрессор LFEX с использованием 16 листов диэлектрической многослойной пленочной дифракционной решетки 91 см x 42 см.Предоставлено: Университет Осаки.

Кроме того, ожидается, что схема быстрого зажигания, предложенная ILE, Осака, будет производить термоядерную энергию с относительно небольшой лазерной системой. Нагревающий лазер, незаменимый для быстрого зажигания, теперь может быть реализован с помощью всех высоких технологий, используемых для LFEX. Таким образом, в значительной степени ожидается, что в исследованиях лазерного термоядерного синтеза будет сделан прорыв.

Японская команда запустила самый мощный в мире лазер

Предоставлено Осакский университет

Ссылка : Завершено строительство крупнейшего в мире петаваттного лазера мощностью 2 000 триллионов ватт (6 августа 2015 г.) получено 1 января 2021 г. с https: // физ.org / news / 2015-08-самый большой в мире-петаватт-лазер-триллион-ватт.html

Самый большой в мире лазерный писатель?

Буквы "LCLS" были выгравированы на карбиде бора во время испытаний, чтобы подготовить рентгеновский лазер для пользовательской науки. Изображение справа показывает глубину букв. (Изображение любезно предоставлено научной группой LCLS и сделано в LLNL согласно Hau-Riege.)

(PhysOrg.com) - Хотя это и не самая маленькая надпись из когда-либо созданных, крошечные инициалы «LCLS» были написаны, пожалуй, самой мощной ручкой в мире.Выгравированный на карбиде бора, сверхтвердом веществе, используемом для защиты ускорителей и бронежилетов, эта надпись помогла исследователям из Национальной ускорительной лаборатории SLAC изучить возможности первого в мире жесткого рентгеновского лазера - линейного источника когерентного света.

Совместная работа ученых из SLAC и партнерских лабораторий создала письмо в сентябре в рамках экспериментов по изучению рентгеновского луча LCLS и его взаимодействия с материалами.Команда интенсивно работала над подготовкой к прибытию первых научных пользователей LCLS 1 октября.

«Я очень нервничал перед экспериментом», - сказал физик LCLS Яцек Кшивински, который координировал пять экспериментов в рамках этой работы. «Никто раньше не пытался охарактеризовать такой мощный рентгеновский луч. Мы уже успешно измерили сфокусированный пучок микронных размеров на установке FLASH [в Германии], но здесь [в LCLS] длина волны была на порядок меньше. К счастью, это сработало."

Команда охарактеризовала несколько важных свойств пучка LCLS, в том числе волновой фронт - рисунок падающих рентгеновских лучей различной энергии и интенсивности - распределение интенсивности в пространстве, полную энергию пучка, а также воздействие пучка, необходимое для повреждения материалов в свой путь.

«Все они были выполнены в течение одной недели - очень тесно», - сказал физик Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса Стефан Хау-Риге, руководитель группы экспериментов по повреждению. Для сентябрьских испытаний Hau-Riege вместе с сотрудниками LCLS и другими будущими научными пользователями ввела в эксплуатацию лазер и его первый научный инструмент - инструмент для атомных, молекулярных и оптических наук.

Основная цель прибора AMO состоит в том, чтобы сконцентрировать рентгеновский луч LCLS в крошечном фокусном пятне и изучить влияние сверхинтенсивного сфокусированного рентгеновского излучения на простые атомы и молекулы в газах.Чтобы изучить, как LCLS повлияет на твердые материалы, группа построила настраиваемый подвижный столик в приборе AMO. «Было действительно сложно спроектировать и интегрировать необходимое оборудование в камеру, которая изначально не была предназначена для этого эксперимента», - сказал Кшивинский. «Нам пришлось бороться за каждый миллиметр, чтобы избежать столкновений с существующим оборудованием. Отдел механического изготовления SLAC проделал здесь великолепную работу».

Команда использовала эту настраиваемую установку, чтобы расположить образец карбида бора в луче для экспонирования при различной интенсивности луча и длине волны.Карбид бора - твердый материал; по этой причине он используется в компонентах безопасности пучка LCLS. Толстые куски материала служат стопорами луча для предотвращения выхода случайных рентгеновских лучей. Но ни один материал не может полностью выдержать экстремальную интенсивность в фокусе рентгеновского излучения внутри камеры AMO. Hau-Riege, Krzywinski и их коллеги варьировали размер фокуса луча и ослабляли рентгеновский луч LCLS, чтобы изменять уровни мощности, попадающие на их образцы, чтобы найти пороги повреждения. С помощью сильно сфокусированного луча кратеры повреждений использовались для измерения того, насколько маленьким стало фокусное пятно.Перемещая столик с образцом между экспозициями, команда написала инициалы рентгеновского лазера в небольших кратерах, выдутых из карбида бора.

Надпись представляет собой своего рода карту образца материала. Исследователи использовали четко отпечатанный «LCLS» в качестве ориентира для определения менее очевидных эффектов испытаний при более низких энергиях.

«Вы можете легко найти логотип LCLS», - сказал Хау-Риге. «Оттуда вы можете найти другие места, которые мы тестировали».

Чтобы оценить глубину проникновения рентгеновских лучей в поверхность, группа использовала интерферометр белого света - микроскоп, который излучает видимый свет на поверхность и измеряет разницу в расстоянии, которое проходит свет, когда он отражается от образца к поверхности. детектор. Результатом является карта высот, показывающая изменения глубины по поверхности, указывающие, насколько далеко рентгеновский луч проник в материал.

«Хорошая вещь в этой технике состоит в том, что она действительно дает глубину, - сказал Хау-Риге, - и поэтому вы знаете, насколько сильно влияют на образцы». Исследователи, в частности члены команды LLNL, немецкой физической лаборатории DESY, Прага и Варшава, также использовали сканирующие электронные и атомно-силовые микроскопы для оценки порога повреждения и степени повреждения, на что указывает его глубина и шероховатость. Обладая этой информацией, они могут оценить характеристики луча, такие как диаметр в его фокусе и распределение интенсивности его рентгеновских лучей.

Кшивинский отметил, что тщательный постэкспозиционный анализ продолжается. «Но мы уже знаем, что средний радиус фокусного пятна близок к проектной цели». Дальнейший анализ и текущие пользовательские эксперименты покажут больше о том, на что способен этот уникальный источник рентгеновского излучения.

Дополнительная информация: Запись в субатомном масштабе с использованием квантовой голограммы устанавливает новый рекорд размера (с видео)

Предоставлено Национальной ускорительной лабораторией SLAC (новости: в Интернете)

Первый тест новых рентгеновских лазерных полосок Neon Bare

Цитата : LCLS: Самый большой в мире лазерный писатель? (2009, 20 октября) получено 1 января 2021 г. с https: // физ.org / news / 2009-10-lcls-world-large-laser-writer.html

Как работают лазеры? | Кто изобрел лазер?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 24 сентября 2020 г.

Лазеры - это удивительные мощные световые лучи Достаточно, чтобы взлететь на несколько миль в небо или разрезать куски металла. Хотя они кажутся недавними изобретениями, на самом деле они с нами более полувека: теория была разработана в 1958 году; первый Практический лазер был построен в 1960 году. В то время лазеры были захватывающие примеры передовой науки: секретный агент 007, Джеймс Бонд был почти разрезан пополам лазерным лучом в 1964 году. фильм Goldfinger .Но кроме злодеев Бонда, никто еще не знал, что делать с лазерами; как известно, они были описаны как «решение, ищущее проблему». Сегодня у всех нас дома есть лазеры (в проигрывателях компакт-дисков и DVD), в офисах (в лазерные принтеры), и в магазинах, где мы делаем покупки (в сканеры штрих-кода). Наша одежда вырезана лазером, мы поправляем зрение их, и мы отправляем и получаем электронные письма через Интернет с сигналами что лазеры стреляют по волоконно-оптическим кабелям. Осознаем ли мы это или нет, все мы пользуемся лазерами весь день, но сколько из нас на самом деле понять, что они такое или как работают?

Основная идея лазера проста.Это трубка, которая концентрирует свет снова и снова, пока он появляется действительно мощным лучом. Но как именно это происходит? Что происходит внутри лазера? Рассмотрим подробнее!

Фото: Научный эксперимент по проверке юстировки оптического оборудования. с использованием лазерных лучей, проведенных в Центре наземных боевых действий ВМС США (NSWC). Фото Грега Войтко любезно предоставлено ВМС США.

Что такое лазер?

Лазеры - это больше, чем просто мощные фонарики.Различия между обычным светом и лазерным светом похожа на разницу между рябь в ванне и огромные волны на море. Вы, наверное, заметили, что если двигать руками вперед и назад в в ванне можно делать довольно сильные волны. Если вы продолжаете двигать руками в соответствии с создаваемыми волнами, волны становятся все больше и больше. Представьте, что вы делаете это несколько миллионов раз в открытом океане. Вскоре у вас над головой вздымаются горные волны! Лазер делает нечто подобное со световыми волнами.Он начинается со слабого света и продолжает добавлять все больше и больше энергии, поэтому световые волны становятся все более концентрированными.

Фото: Лазерные лучи гораздо легче следовать точным траекториям, чем обычные световые лучи. как в этом эксперименте по разработке лучших солнечных батарей. Изображение Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL. (Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

Если вы хоть раз видели лазер в научной лаборатории, вы заметили сразу два очень важных отличия:

Если фонарик излучает "белый" свет (смесь всех цвета, созданные световыми волнами всех разных частот), лазер делает так называемый монохроматический свет (одиночный, очень точная частота и цвет - часто ярко-красный, зеленый или невидимый «цвет», такой как инфракрасный или ультрафиолетовый).
Где луч фонарика распространяется через линзу на короткий и достаточно нечеткий конус, лазер излучает гораздо более узкий и плотный луч на гораздо более большее расстояние (мы говорим, что это сильно коллимировано ).

Есть третье важное отличие, которого вы не заметите:

Где все световые волны в луче фонарика перемешаны (с гребнями одних лучей, смешанных с впадинами других), волны в лазерном свет точно в ногу: гребень каждой волны выровнен с гребень каждой второй волны.Мы говорим, что лазерный свет - это когерентный . Думайте о луче фонарика как о толпе пассажиров, толкаясь и толкаясь, пробиваясь по перрон железнодорожного вокзала; для сравнения, лазерный луч похож на парад солдат, идущих точно в ногу.

Эти три вещи делают лазеры точными, мощными и невероятно полезными пучками энергии.

Как лазеры излучают свет?

Если вы хотите знать столько подробностей о лазерах, то можете прекратить читать или пропустите страницу ниже к типам лазеров.В этом разделе более подробно рассматриваются те же вопросы, что и в рамке выше. и еще немного «теоретически».

Вы часто читаете в книгах, что "лазер" стоит для усиления света вынужденным излучением. Это сложный и запутанный глоток, но если медленно разобрать его, это на самом деле очень четкое объяснение того, как лазеры делают свои сверхмощные лучи света.

Спонтанное излучение

Начнем с буквы «R» лазера: излучения.Радиационные лазеры не имеют ничего общего с опасными радиоактивность , то, что заставляет счетчики Гейгера щелкать, что атомы выбрасываются, когда они разбиваются вместе или развалится. Лазеры производят электромагнитное излучение, как обычный свет, радиоволны, Рентгеновские лучи и инфракрасные лучи. Хотя он по-прежнему производится атомами, они заставляют ("испускать") его полностью иначе, когда электроны внутри них прыгают вверх и вниз. Мы можем подумайте об электронах в атомах, сидящих на энергетических уровнях, которые немного как ступеньки на лестнице.Обычно электроны находятся на самом нижнем возможный уровень, который называется основным состоянием атома. Если вы стреляете достаточно энергии, чтобы сдвинуть электрон вверх на уровень, на следующую ступеньку «лестницы». Это называется поглощение и в новом состоянии мы говорим атома возбуждало - но оно также нестабильно. Очень быстро возвращается в основное состояние отдавая энергию, которую он поглотил в виде фотона (частицы света). Мы называем этот процесс спонтанным излучением излучение: атом испускает свет (испускает излучение) за счет сам (спонтанно).

Фото: От свечей до лампочек, от светлячков до фонариков - все обычные формы света работают в процессе спонтанного излучения. В свече горение (химическая реакция между кислородом и топливом, в данном случае парафином) возбуждает атомы и делает их нестабильными. Они излучают свет, когда возвращаются в исходное (основное) состояние. Каждый фотон, произведенный спонтанным излучением внутри пламени свечи, отличается от любого другого фотона, поэтому существует смесь разных длин волн (и цветов), создающая «белый» свет.Фотоны выходят в случайных направлениях с волнами, которые не совпадают друг с другом («не в фазе»), поэтому свет свечи намного слабее, чем лазерный свет.

Вынужденное излучение

Обычно в типичной связке атомов больше электроны в их основных состояниях, чем их возбужденные состояния, это одна из причин, почему атомы не излучают свет спонтанно. Но что, если мы возбудим эти атомы - накачаем их энергией - так их электроны находились в возбужденном состоянии. В этом случае «населенность» возбужденных электронов была бы больше, чем "население" в их основных штатах, поэтому было бы много электроны готовы и хотят создавать фотоны света.Мы называем это ситуация инверсия населенности , потому что обычное состояние дела в атомах переставлены (перевернуты). Теперь предположим также что мы могли бы поддерживать наши атомы в этом состоянии на некоторое время в то время как они автоматически не спрыгивают на землю состояние (временно возбужденное состояние, известное как метастабильное состояние ). состояние ). Тогда мы нашли что-то действительно интересное. Если бы мы уволили фотон с нужной энергией через нашу связку атомов, мы заставили бы один из возбужденных электронов спрыгнуть обратно на свой основное состояние, испуская фотон, в который мы стреляли, и фотон вызванный изменением состояния электрона.Потому что мы стимулирование атомов, чтобы получить из них излучение, этот процесс называется стимулированное излучение . Мы получаем два фотона после помещая один фотон, эффективно удваивая наш свет и усиливая это (увеличивая его). Эти два фотона могут стимулировать другие атомы к испускать больше фотонов, поэтому довольно скоро мы получим каскад фотонов - цепная реакция - излучение яркого луча чистого, связного свет лазера. Здесь мы усилили свет с помощью стимулированного испускание излучения - отсюда и название лазера.

Иллюстрация: Как работают лазеры в теории: Слева: Поглощение: энергия огня (зеленый) в атом, и вы можете перевести электрон (синий) из его основного состояния в возбужденное состояние, что обычно означает отталкивание его от ядра (серый ). В центре: спонтанное излучение: возбужденный электрон естественным образом возвращается в свое основное состояние, выделяя квант (пакет энергии) в виде фотона (зеленое движение). Справа: стимулированное излучение: выстрелите фотоном рядом с группой возбужденных атомов, и вы можете запустить каскад идентичных фотонов.Один фотон света запускает многие, поэтому мы имеем здесь усиление света (создание большего количества света) за счет вынужденного излучения (электромагнитного) излучения - ЛАЗЕР !.

Что отличает лазерный свет от других?

Если именно так лазеры делают световыми, зачем они делают одноцветный и когерентный луч? Все сводится к идея, что энергия может существовать только в фиксированных пакетах, каждый из которых называется квант . Это немного похоже на деньги. Вы можете иметь только деньги, кратные базовой единице вашей валюты, которая может быть цент, пенни, рупия или что-то еще.У вас не может быть десятой части цент или двадцатую рупии, но у вас может быть 10 или 20 центов. рупии. То же самое и с энергией, особенно заметно внутри атомов.

Подобно ступенькам лестницы, уровни энергии в атомах находятся в фиксированных местах с промежутками между ними. Вы нигде нельзя ставить ногу на лестницу, только на перекладину; И в точно так же вы можете перемещать электроны в атомах только между фиксированные уровни энергии. Чтобы электрон прыгнул с нижнего на нижний на более высоком уровне вы должны кормить в точном количестве (кванте) энергия, равная разнице между двумя уровнями энергии.когда электроны возвращаются из возбужденного состояния в основное, они выделяют такое же точное количество энергии, которое забирает форма фотона света определенного цвета. Вынужденное излучение в лазерах заставляет электроны производить каскад идентичных фотоны - одинаковые по энергии, частоте, длине волны - и это почему лазерный свет монохроматичен. Произведенные фотоны эквивалентны волнам света, гребни и впадины которых совпадают (другими словами, они «синфазны») - и это то, что делает лазерный свет когерентным.

Виды лазеров

Фото: Лазеры - какими мы их знаем большинство из нас: это лазер и линза, которые сканируют диски внутри проигрывателя компакт-дисков или DVD. Маленький кружок в правом нижнем углу - это полупроводниковый лазерный диод, а большой синий кружок - это линза, которая считывает свет лазера после того, как он отражается от блестящей поверхности диска.

Так как мы можем возбуждать самые разные атомы множеством различных способов мы можем (теоретически) изготавливать множество различных типов лазеров.На практике существует лишь несколько распространенных видов, из которых пять самых известных - твердотельные, газовые, жидкие, полупроводниковые и волокно.

Твердые тела, жидкости и газы являются тремя основными состояниями материи и дают нам три различных типа лазеров. Твердотельные лазеры как те, что я проиллюстрировал выше. Среда - это что-то вроде рубиновый стержень или другой твердый кристаллический материал и обернутая вспышка вокруг него накачивает свои атомы, полные энергии. Чтобы работать эффективно, твердое тело должно быть легировано , процесс, который заменяет некоторые из атомы твердого тела с ионами примесей, что дает ему уровни энергии для получения лазерного света определенного точного частота.Твердотельные лазеры производят мощные лучи, обычно очень короткими импульсами. Газовые лазеры , напротив, производят непрерывные яркие лучи с использованием соединений благородных газов (в так называемые эксимерные лазеры) или диоксид углерода (CO2) в качестве среды, перекачивается электричеством. СО2 лазеры мощные, эффективные и обычно используются в промышленная резка и сварка. Жидкие красители лазеры используют раствор молекул органических красителей в качестве среды, нагнетаемой чем-то как дуговая лампа, лампа-вспышка или другой лазер.Их большое преимущество в том, что их можно использовать для создания более широкого диапазона световых частот, чем твердотельные и газовые лазеры, и они могут даже быть «настроенным» на получение разных частот.

В то время как твердотельные, жидкие и газовые лазеры обычно большие, мощные и дорогие полупроводниковые лазеры дешевые, крошечные устройства, похожие на микросхемы, используемые в проигрывателях компакт-дисков, лазерные принтеры, и сканеры штрих-кода. Они работают как нечто среднее между обычным Светодиод (LED) и традиционный лазер.Как и светодиоды, они загораются, когда электроны и «дырки» (по сути, «пропадают»). электронов ") прыгают и соединяются вместе; как лазер, они генерируют когерентный монохроматический свет. Вот почему они иногда называются лазерными диодами (или диодными лазерами). Вы можете прочитать больше о них в нашей отдельной статье о полупроводниках. лазерные диоды.

Наконец, волоконных лазеров творит чудеса внутри оптических волокон; по сути, легированный оптоволоконный кабель становится усиливающая среда.Они мощные, эффективные, надежные и упростите направление лазерного луча туда, где это необходимо.

Для чего используются лазеры?

«… никто из нас, кто работал над первыми лазерами, не представлял, сколько их применений в конечном итоге может быть… Участвующие в этом люди, движимые в основном любопытством, часто не имеют представления о том, куда приведут их исследования. ”

Чарльз Таунс, Как случилось с лазером, 1999.

Когда Теодор Мейман разработал первый практический лазер, мало кто понимал, насколько важны эти машины со временем стану. Goldfinger , фильм о Джеймсе Бонде 1964 года, дала соблазнительный взгляд на будущее, в котором промышленные лазеры могли, как по волшебству, прорезать все на своем пути - даже секретных агентов! Позднее в том же году, сообщая о награде лауреата Нобелевской премии по физике пионеру лазеров Чарльзу Таунсу, Нью-Йорк Times предполагает, что «лазерный луч может, например, переносить все радио- и телепрограммы мира плюс несколько сотни тысяч телефонных звонков одновременно.Это использовано в основном для определения дальности и слежения за ракетами ". Более половины столетие спустя подобные приложения - точные инструменты, цифровые общение и защита - остаются одними из наиболее важных применений лазеры.

Фото: каждый раз, когда он печатает документ, лазерный принтер на вашем столе занят стимулируя миллионы атомов! Лазер внутри него используется для очень точного изображения страницы, которую вы хотите напечатать, на большом барабане, который забирает чернила (тонер) и переносит их на бумагу.

Инструменты

Режущий инструмент на основе СО2-лазеров широко применяется. в промышленности: они точны, легко автоматизируются и, в отличие от ножей, не требует заточки. Где куски ткани когда-то разрезали вручную, чтобы делать такие вещи, как джинсы из денима, теперь ткани рубят лазеры с роботизированным наведением. Они быстрее и точнее людей и может разрезать ткань сразу нескольких толщин, что улучшает эффективность и продуктивность. Такая же точность не менее важна в медицине: врачи обычно используют лазеры на теле своих пациентов.для всего: от удаления раковых опухолей и прижигания кровеносных сосудов до исправление проблем со зрением (лазерно-глазная хирургия, исправление отслоение сетчатки и лечение катаракты - все это связано с лазером).

Связь

Лазеры составляют основу всех видов Цифровые технологии 21 века. Каждый раз, когда вы проводите покупки через сканер штрих-кода в продуктовом магазине, вы используете лазер, чтобы преобразовать напечатанный штрих-код в число, которое компьютер может понять.Когда вы смотрите DVD или слушаете компакт-диск, полупроводник лазерный луч отражается от вращающегося диска, преобразуя отпечатанный объединение данных в числа; компьютерный чип преобразует эти числа в фильмы, музыку и звук. Наряду с волоконно-оптическими кабелями, лазеры широко используются в технологии под названием фотоника - с использованием фотоны света для связи, например, для отправки огромных потоков данные туда и обратно через Интернет. Facebook в настоящее время экспериментирует с использованием лазеров (вместо радиоволн), чтобы улучшить связь с космосом. спутники, что может привести к более высокой скорости передачи данных и значительно улучшенный доступ в Интернет в развивающихся странах.

Фото: Будущее за лазерным оружием? Это система лазерного оружия ВМС США (LaWS), который был испытан на борту USS Ponce в 2014 году. Нет никаких дорогостоящих пуль или ракет с таким лазерным оружием, только бесконечный запас сильно направленной энергии. Фото Джона Ф. Уильямса любезно предоставлено ВМС США.

Оборона

Военные уже давно стали одним из крупнейших пользователей этой технологии, в основном, в оружии и ракетах с лазерным наведением. Несмотря на популяризацию в кино и на телевидении, научно-фантастическая идея лазерное оружие, которое может разрезать, убить или ослепить врага, оставалось фантастическим до середины 1980-х гг.В 1981 году The New York Times зашла так далеко, что процитировала одну «военный лазерный эксперт» говорит: «Это просто глупо. больше энергии, чтобы убить одного человека с помощью лазера, чем уничтожить ракета ». Два года спустя лазерное оружие дальнего действия официально стал основой политики президента США Рональда Рейгана спорная стратегическая оборонная инициатива (СОИ), более известная как «Программа Звездных войн». Первоначальная идея заключалась в использовании космического, Рентгеновские лазеры (среди прочих технологий) для уничтожения приближающегося врага ракеты прежде, чем они успели нанести ущерб, хотя план постепенно выдохлась после распада Советского Союза и конца холодная война.

Несмотря на это, оборонные ученые продолжали преобразовывать лазерные ракеты из научной фантастики в реальность. ВМС США впервые начали испытания LaWS (Laser Weapon System) на борту корабля USS Ponce в Персидском заливе в 2014 году. Использование твердотельных лазеров с накачкой Светодиоды, он был разработан для повреждения или уничтожения вражеской техники подробнее дешевле и точнее обычных ракет. Испытания прошли успешно, и флот объявила о контрактах на создание большего количества систем LaWS в 2018 году. Тем временем разработка космических лазеров продолжается, хотя пока ни один из них не развернут.

Фото: Ученые из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии разработали Самый мощный в мире лазер, National Ignition Facility (NIF), для ядерных исследований. Размещенный в 10-этажном здании, занимающем площадь размером с три футбольных поля, он использует 192 отдельных лазерных луча, чтобы обеспечить мощность до 500 триллионов ватт. (В 100 раз больше энергии, чем любой другой лазер), генерирующий температуру до 100 миллионов градусов. NIF стоил всего 3 доллара.5 миллиардов, и ожидается, что в ближайшие 30 лет будут проводиться самые современные ядерные исследования. Слева: один из сдвоенных лазерных отсеков в Национальном центре зажигания. Справа: Как это работает: лучи лазера концентрируются на небольшой топливной таблетке в камере, чтобы произвести высокие температуры (например, глубоко внутри звезд). Идея состоит в том, чтобы произвести ядерный синтез (объединить атомы) и высвободить огромное количество энергии. Фотография предоставлена Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса.

Самый большой в мире лазер

В России собрали самый мощный в мире лазер

Что известно об американской лазерной установке NIF

Самый мощный в мире лазер взял рекордную планку в 500 триллионов ватт

В России запустили первый модуль самого мощного в мире лазера / Хабр

В России ввели в эксплуатацию самый мощный в мире лазер

Самый большой и мощный в мире рентгеновский лазер

Самый мощный в мире лазер взял рекордную планку в 500 триллионов ватт // Смотрим

Открытие крупнейшего в мире лазера (с видео)

Изготовлен самый большой в мире лазер

Самый большой в мире лазер набирает обороты

Завершено строительство крупнейшего в мире петаваттного лазера мощностью 2 000 триллионов ватт

Самый большой в мире лазерный писатель?

Как работают лазеры? | Кто изобрел лазер?

Что такое лазер?

Как лазеры излучают свет?

Спонтанное излучение

Вынужденное излучение

Что отличает лазерный свет от других?

Виды лазеров

Для чего используются лазеры?

Инструменты

Связь

Оборона

Смотрите также