ЦИЭС - xcels

41
Разработка и создание лазера накачки
Для обеспечения на выходе параметрического усилителя энергии на уровне
350 Дж, которая после компрессии позволит достичь мощности лазера порядка
10 ПВт в одном канале, необходим импульс накачки с энергией на уровне 1.4 кДж
на длине волны около 0.5 мкм при длительности лазерных импульсов 1.5 нс. При
сегодняшнем уровне развития лазерной техники это осуществимо только в
лазерах на неодимовом стекле с преобразованием во вторую гармонику.
Активные элементы лазера должны быть выполнены в виде тонких слэбов,
наклонённых к направлению распространения пучка под углом Брюстера. Для
более эффективного использования энергии ламп накачки активных элементов
(АЭ) лазера, лазерные пучки необходимо делать квадратными в сечении.
Оценки, основанные на данных о лучевой стойкости неодимового фосфатного
стекла, на величине кубичной нелинейности стекла и экспериментальных данных по
созданию лазерных установок килоджоульного уровня энергии, позволяют сделать
вывод о необходимости использования световых пучков с апертурой порядка 25 см.
Поскольку лазер накачки – одна из самых дорогостоящих составных частей,
целесообразно сразу заложить в концепцию 10 ПВт модуля возможность увеличения
мощности до 15 ПВт (Мероприятие 1.6). Для этого апгрейда необходимо увеличение
энергии импульса лазера накачки до 2 кДж во второй гармонике. В связи с этим,
наиболее целесообразным представляется использовать размер пучка 30 см, что,
хотя и несколько больше, чем требуется для достижения мощности 10 ПВт, но зато
не потребует замены многих дорогостоящих элементов при выполнении
Мероприятия 1.6.
Таким образом, лазер накачки должен состоять из маломощного задающего
генератора (ЗГ) с предварительным усилителем (ПУ) и силовых оконечных
усилителей. Выходная энергия ПУ не должна превышать уровня энергии порядка
1-10 Дж. ЗГ и ПУ должны полностью сформировать пространственные и
временные характеристики лазерного пучка с учётом последующих искажений
характеристик в силовых каскадах лазера.
В России (РФЯЦ-ВНИИЭФ, г. Саров) существует 4-канальная установка
"ЛУЧ" с близкими параметрами, но с апертурой пучка 20 см [33]. Излучение второй
гармоники одного из каналов используется для накачки параметрического
усилителя петаваттной мощности [34].
В настоящее время в РФЯЦ-ВНИИЭФ стартовал проект многоканальной
установки УФЛ-2М для управляемого термоядерного синтеза с суммарной