Dairesel polarizasyon, füzyon deneylerinde lazerin geri saçılımını azaltabilir

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’nın Ulusal Ateşleme Tesisi’ndeki (NIF) deneyler nefes kesici bir hassasiyet gerektiriyor. 192 lazerin her biri, hohlraum olarak bilinen 2 santimetrelik (0,8 inç) bir altın kutunun üst veya alt kısmındaki 3 milimetrelik bir deliğe girmek için birkaç milimetre genişliğe odaklanmıştır.

İçeri girdiklerinde ışınlar plazmada kesişir ve çapraz ışın enerji aktarımı (CBET) olarak bilinen bir işlem olan aktarım gücü sağlar. Bir NIF eylemsiz hapsetme füzyonu (ICF) deneyi tasarlarken, bilim adamları CBET yoluyla gücü dengelemek ve daha iyi simetri elde etmek için ışınların dalga boylarını hassas bir şekilde ayarlar.

Dalga boyundaki küçük değişiklikler büyük sonuçlar doğurdu; CBET, NIF’de ateşlemeyi sağlamada önemli bir faktördür. Peki lazer mimarisindeki daha önemli bir değişikliğin, yani polarizasyon durumunun etkisi ne olurdu? LLNL bilim adamları, bu değişikliğin optikleri filamentasyon hasarına karşı daha dayanıklı hale getireceğini hesapladılar.

Makalenin baş yazarı LLNL fizikçisi Pierre Michel, “Bu, NIF lazerinin daha yüksek güçte çalıştırılabileceği anlamına gelebilir, ancak böyle bir değişikliğin başka ne gibi etkilere neden olabileceğini de anlamamız gerekir” dedi. “CBET üzerindeki etkiyi incelerken, dairesel polarize ışığın daha az geri saçılmaya neden olabileceğini ve bunun da optiklere daha az zarar verebileceğini bulduk.”

Sonuçlar, yakın zamanda bir makale olarak yayınlanan “Ataletsel sınırlama füzyonunda çapraz ışın enerji transferinde lazer polarizasyon etkileri” başlıklı yeni bir makalede rapor edilmiştir. Plazma Fiziği. Yazarlar Michel, Albertine Oudin, Nuno Lemos, Annie Kritcher ve Thomas Chapman’dır.

Hohlraum’a aynı açıyla giren ışınlar, CBET’in meydana geldiği konileri oluşturur. CBET’teki ışından ışına değişiklikler, yani bazı ışınların konilerindeki diğer ışınlardan önemli ölçüde daha yüksek veya daha düşük lazer enerjisiyle girmesi anlamına gelir, bu durumda geri saçılım kararsızlıklarını tetikleyebilir. Bu, NIF’in optiklerinde daha fazla hasara neden olabilir.

Michel ve ekibi, doğrusal polarize ışığın etkilerini dairesel polarize ışığın etkileriyle karşılaştırmak için CBET simülasyonları gerçekleştirdi. Dairesel polarize ışığın, aynı koni içindeki ışınlar arasındaki farklılıkları azaltarak CBET’i iyileştirdiğini buldular.

NIF’de dairesel kutuplaşmanın uygulanması basit bir mesele değildir. İletilen ışığın elektromanyetik alan bileşenlerini yeniden yönlendirmek için özel bir dalga plakası elemanı gerekir.

NIF lazer sistemleri baş mühendisi ve Lazer Bilimi ve Sistem Mühendisliği ortak program direktörü Jean-Michel Di Nicola, “Bugün itibariyle, böyle bir cihazı (çeyrek dalga plakası) NIF için gereken açıklık boyutunda ve gereksinimlerde üretmenin bilinen basit bir yolu yoktur. Şu anda patentli metasurface teknolojimiz de dahil olmak üzere potansiyel üretim yöntemlerini araştırıyoruz” dedi.

Michel için sonraki adımlar, daha küçük ölçekli bir tesiste (LLNL’nin Jüpiter Lazer Tesisi gibi) özel deneyler yaparak yeni dairesel polarize CBET teorisini doğrulamak ve daha fazla fiziksel efekt ekleyerek simülasyon kodunu geliştirmeye devam etmektir.