Il sistema laser petawatt avanzato L3-HAPLS è stato installato la scorsa settimana presso il Centro di ricerca ELI Beamlines a Dolní Břežany, Repubblica Ceca. L3-HAPLS:la potenza media più avanzata e più alta del mondo, sistema laser petawatt pompato a diodi—è stato progettato, sviluppato e costruito in soli tre anni dalla direzione NIF e Photon Science (NIF&PS) del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) e consegnato a ELI Beamlines nel giugno 2017.

Dalla fine di settembre, un team integrato di personale scientifico e tecnico di LLNL ed ELI Beamlines ha lavorato intensamente all'installazione dell'hardware del laser. Tutti i sistemi di supporto laser, come il vuoto e il raffreddamento, erano collegati all'edificio, segnalando la disponibilità a riaccendere il laser nella sua nuova sede.

L3-HAPLS è costituito da una linea di luce principale petawatt, energizzato da laser "pompa" pompati a diodi. Il sistema è stato costruito, assemblato e portato a una pietra miliare delle prestazioni intermedie che ha dimostrato la sua capacità e ha segnato la pietra miliare per la spedizione e l'integrazione con la struttura. Il personale di ELI è stato ampiamente formato sull'assemblaggio e sul funzionamento del laser mentre si trovava a Livermore per garantire il successo nel trasferimento della tecnologia HAPLS alla struttura dell'utente ELI.

All'inizio del 2018, il laser a pompa ad alta energia del sistema L3-HAPLS verrà gradualmente portato alle prestazioni precedenti, seguito dall'aumento della linea di luce petawatt prima in energia e poi in potenza media.

"Nel corso di più di quattro decenni, LLNL ha costruito una reputazione internazionale per lo sviluppo di alcuni dei laser più potenti e complessi del mondo, " Il direttore di LLNL Bill Goldstein ha dichiarato. "La consegna e l'installazione di successo di L3-HAPLS rappresentano una nuova generazione di dispositivi ad alta energia, sistemi di potenza laser ad alta potenza di picco. Questa collaborazione, e ad altri piace, fornire a LLNL l'opportunità di portare avanti la sua tradizione di ridefinizione dei confini della scienza e della tecnologia."

I decenni di ricerca e sviluppo laser all'avanguardia di LLNL hanno portato ai progressi chiave che distinguono L3-HAPLS da altri laser a petawatt:la capacità di raggiungere livelli di potenza di petawatt mantenendo una frequenza degli impulsi senza precedenti; sviluppo degli array di diodi con la massima potenza di picco al mondo, guidato da un sistema di alimentazione a impulsi sviluppato da Livermore; un laser a pompa che genera fino a 200 joule con una frequenza di ripetizione di 10 Hz; un amplificatore in zaffiro drogato al titanio a impulsi brevi raffreddato a gas; un sofisticato sistema di controllo con un alto livello di automazione inclusa la capacità di allineamento automatico, avvio rapido del laser, monitoraggio delle prestazioni e sicurezza della macchina; un doppio front-end a impulsi brevi ad alto contrasto e amplificazione cinguettio; e una sorgente di pompa laser gigashot per pompare i preamplificatori a impulsi brevi.

Nonostante la sua complessità, L3-HAPLS è stato progettato per una struttura utente. Il focus è sull'applicazione o sull'esperimento, e il laser deve funzionare in modo affidabile, in modo robusto e con un intervento minimo da parte dell'utente a prestazioni record. Questa capacità è già stata dimostrata durante i test eseguiti presso LLNL.

"L3-HAPLS è un salto quantico nella tecnologia. Non solo ha permesso a LLNL di testare e far avanzare nuovi concetti laser importanti per la nostra missione come laboratorio nazionale, è anche il primo laser ad alta potenza di picco in grado di fornire impulsi di petawatt a potenza media - più di 1 megajoule/ora - entrando nello spazio delle applicazioni industriali, "ha detto Constantin Haefner, Direttore del programma LLNL per Advanced Photon Technologies (APT) in NIF&PS. "Innovazioni guidate da L3-HAPLS, come le pompe a diodi laser a semiconduttore o la tecnologia Green DPSSL di media scala, hanno già raggiunto il mercato, un importante promemoria del fatto che gli investimenti nella tecnologia laser stimolano il progresso in aree ben oltre la scienza."

Quando la messa in servizio presso ELI Beamlines sarà completata l'anno prossimo, L3-HAPLS avrà una vasta gamma di usi, sostenere la ricerca di base e applicata. Focalizzando impulsi di potenza di picco petawatt ad alta intensità su un bersaglio, L3-HAPLS genererà sorgenti secondarie come radiazioni elettromagnetiche o accelererà particelle cariche, consentendo un accesso senza precedenti a una varietà di aree di ricerca, inclusi protoni risolti nel tempo e radiografia a raggi X, astrofisica di laboratorio e altre scienze di base e applicazioni mediche per i trattamenti contro il cancro, oltre alle applicazioni industriali come la valutazione non distruttiva dei materiali e la fusione laser.