Про лабораторію, Elsa Lab - Лабораторія екстремальних світлових полів

лабораторію

Проект "Екстремальні світлові поля та їх застосування" (Extreme Light Sources and Applications, ELSA) спрямований на створення в Нижегородському державному університеті ім. Н.І. Лобачевської лабораторії лазерної фізики світового класу під керівництвом проф. Жерара Муру. Предмет досліджень лабораторії – генерація світлових полів екстремально високої (до 5-10 петаватт) пікової потужності, екстремально короткої (близько 100 аттосекунд) тривалості та в екстремально недоступному частотному діапазоні – терагерцовому.

Інформація про проект:

Лабораторія складається з двох частин: лабораторія РТ (рентгенівського та терагерцового випромінювань), що займається фізикою генерації аттосекундних імпульсів і терагерцового випромінювання, і лабораторія МП (мульти-петаватт), що розробляє джерело лазерних імпульсів з піковою потужністю. Разом у РТ та МП лабораторіях створено три експериментальні комплекси: мультипетаваттний, аттосекундний та терагерцевий.

Мультипетатний лазерний комплекс

Мультипетаваттна частина лабораторії ELSA є кінцевою частиною мультипетаваттного лазерного комплексу, створеного спільно зі співробітниками Інституту прикладної фізики РАН (ІПФ РАН) у спеціальному приміщенні з радіаційним захистом ІПФ РАН. Лазерний комплекс побудований за схемою параметричного посилення чірпованих імпульсів і містить три підсилювальні каскади на кристалах ДКДП із загальним коефіцієнтом посилення 10 11 . Для накачування перших двох каскадів використовується друга гармоніка випромінювання Nd:YLF-лазера, для накачування кінцевого каскаду (з апертурою пучка 10х10 см 2 ) - імпульси другої гармоніки лазера на неодимовому склі з енергією 180 Дж і тривалістю>1 нс . У петаваттному режимі з виходу лазерного комплексу випускаєтьсяімпульс з центральною довжиною хвилі910 нм, тривалістю45 фс та енергією25 Дж, з близькою до дифракційної розбіжністю, який при гострому фокусуванні забезпечує інтенсивність10 22Вт/см 2. Для досягнення мультипетаваттного рівня потужності була збільшена енергія імпульсів накачування на кінцевому каскаді посилення, створена нова система телескопів для поліпшення просторового перекриття накачування і пучка, що посилюється, в нелінійному кристалі і зібраний новий лазерний компресор на чотирьох дифракційних решітках з високим ставленням вихідної потужності до вхідної. На даний момент комплекс функціонує у тестовому режимі. Параметри лазерного випромінювання, такі як тривалість імпульсу та просторовий профіль пучка, оптимізуються для експериментів з лазерно-плазмових взаємодій. Завершено модернізацію мишеної вакуумної камери для лазерних пучків великої апертури. Розроблено та знаходиться на завершальній стадії монтажу нова мішена камера, оптимальна для експериментів з твердотільними мішенями. Розроблено та виготовлено високоточну систему позиціонування твердотільних мішеней у вакуумі. Розроблено метод позиціонування мішеней за допомогою ccd-камери з мікроскопічною лінзою та трьома юстирувальними апертурами, що забезпечує субмікронну точність позиціонування в експериментах щодо взаємодії лазерного випромінювання з речовиною.

Комплекс аттосекундних досліджень

Аттосекундний комплекс розміщено у спеціально підготовленому приміщенні з низьким рівнем вібрацій. Приміщення було захищене від електромагнітних полів та обладнане спеціально розробленою системою вентиляції та кондиціювання для контролю температури та вологості. Система забезпечує постійну з точністю 0.5°C температуру в лабораторному приміщенні, щоє необхідною умовою нормальної роботи головного компонента лабораторії – фемтосекундного лазера зі стабілізованою по обгинальній несучій частоті фазою імпульсуFemtoPowerProCEP3 (FEMTOLASERS, Австрія). Пророблено пристрій експериментальної установки щодо генерації аттосекундних імпульсів. Придбано обладнання, що становить аттосекундну установку: вакуумні камери та насоси, система напуску газу, електронний спектрометр, детектор на мікроканальних пластинах, ccd-камери та ін.

Комплекс терагерцевих досліджень

Комплекс був побудований на основі університету, що існував на кафедрі загальної фізики, імпульсного терагерцового спектрометра. Основою комплексу є фемтосекундний лазер Tsunami з лазером накачування Millenia V (Spectra Physics) та лазерний підсилювач MPA-50 (CDP Systems, Україна), що посилює імпульси тривалістю 100 фс на довжині хвилі 800 нм до енергії 1 мДж. Параметричний підсилювач дає можливість перебудови довжини хвилі імпульсу фемтосекундного в діапазоні від 200 до 11000 нм.

У 2012 році лабораторія РТ отримала ще одне приміщення площею 40 м 2 з метою розробки нових методів терагерцової спектроскопії та іміджингу та їх застосування у біомедичній діагностиці, інтраскопії предметів мистецтва, для неруйнівного дослідження фармацевтичних препаратів та в системах безпеки. У лабораторії встановлено терагерцевий спектрометрTeraK15 (MenloSystems, Німеччина).