Кейс Новая структура льда

Петаваттный лазер вместо синхротрона.
Сотрудники Института прикладной физики РАН (ИПФ РАН, г. Н. Новгород) и Российского федерального ядерного центра (РФЯЦ, г. Саров) создали компактный петаваттный (1015 Вт) лазерный комплекс. Разработанный комплекс входит в число пяти наиболее мощных лазерных систем в мире. Его пиковая мощность 0,56 ПВт, длительность импульса 43 фс (1 фс = 10-15 с).
О возможностях подобных лазерных установок рассказал во время своего доклада на одном из апрельских заседаний президиума РАН член-корреспондент РАН А. М. Сергеев (ИПФ РАН). Физика сверхкоротких лазерных импульсов — очень быстро развивающееся направление современной науки, что обусловлено беспрецедентными возможностями её приложений, таких как управление процессами в физических, химических и биологических системах на молекулярном уровне, коммуникационные технологии с рекордной плотностью передачи информации, прецизионная микрообработка материалов и др.

Оптика сверхкоротких оптических импульсов является основой для развития физики сверхсильных полей и порождаемых ими экстремальных состояний вещества. Мощные — тераваттные (1012 Вт) и петаваттные фемтосекундные лазерные комплексы способны генерировать оптические поля с интенсивностями более 1019 Вт/см2, образующиеся при фокусировке таких лазерных импульсов. Эти поля существенно превосходят уровень внутриатомных полей, что позволяет создавать состояния вещества с экстремальными свойствами. Подобные лазерные установки рассматриваются как инструмент для моделирования процессов, протекающих в ядерных и термоядерных реакциях.

Особенность лазерной установки, созданной физиками из Нижнего Новгорода и Сарова, — использование так называемых параметрических усилителей света вместо обычных лазерных. Дело в том, что традиционно применяемый принцип усиления фемтосекундных лазерных импульсов на неодимовом стекле имеет ограничения по увеличению мощности лазерных комплексов. Поэтому физики ищут альтернативные способы преодоления петаваттного барьера. Исследователи ИПФ РАН и РФЯЦ впервые предложили использовать для параметрического усиления света нелинейный кристалл DKDP (KD2PO4 — дидейтерофосфат калия). Достигнутая мощность 0,56 ПВт уже открывает возможности для проведения исследования экстремальных состояний вещества, для медицинских и других специальных приложений. Разработчики подчёркивают, что оригинальная архитектура лазера позволяет масштабировать комплекс до мощности 10 ПВт.