První tisícijouleové laserové impulzy vygeneroval Prague Asterix Laser System právě před dvaceti lety

Datum publikace
Kategorie aktualit
Perex

Na sklonku devadesátých let byl do Prahy přestěhován unikátní terawattový jódový (1315,2 nm) laserový systém Asterix IV1 vyvinutý a postavený v Ústavu Maxe Plancka pro kvantovou optiku v Garchingu u Mnichova. V akademickém kampusu Na Slovance pro něj byla postavena nová budova, kde se stal klíčovým velkým laserovým zařízením Centra PALS (Prague Asterix Laser System) – společné laboratoře Ústavu fyziky plazmatu a Fyzikálního ústavu AV ČR.

Ve čtvrtek 8. června 2000 poskytl tento systém první krátké laserové impulzy s energií až 1000 J již pod novým jménem – PALS2. Po určité době byl k hlavnímu laseru připojen nový Ti:safírový laserový systém emitující velmi krátké impulzy (1,2J@40fs)3. Laserové impulzy z obou systémů mohou být kombinovány v soustavě propojených válcových a sférických vakuových komor v prostoru a čase tak, aby umožnily sofistikované experiment s vysokým časovým rozlišením (tzv. pump-and-probe experiments). Oba lasery také pohánějí sekundární zdroje energetických fotonů a nabitých částic využívaných pro specifické ozařovací a časově rozlišené experimenty. 

Centrum PALS je zakládajícím členem konsorcia LASERLAB-EUROPE. To podporuje poskytování experimentálního času zahraničním uživatelům. Podstatnou část výzkumného program tvoří tzv. keep-in-touch aktivity zaměřené na stadium inerciální fúze koordinované Inertial Fusion Energy Working Group v rámci programu EURATOM.  

Jódový fotodisociační laserový systém generující v Centru PALS impulzy blízkého infračerveného záření trvající typicky 350 pikosekund dosahující energie až 1000 J. 
Popis
Jódový fotodisociační laserový systém generující v Centru PALS impulzy blízkého infračerveného záření trvající typicky 350 pikosekund dosahující energie až 1000 J.   

Hlavní náplní Centra PALS je studium velmi hustého plazmatu využívající všech výše zmíněných zařízení a zdrojů. Klíčovým jsou výzkumné programy osvětlující roli různých polí a částic při procesech probíhajících v takovém plazmatu. Studovány jsou v něm spontánně vznikající velmi silná magnetická pole4 a elektromagnetické pulzy (EMP effects)5, jím urychlované nabité částice6,7 a různé jevy provázející interakci intenzivního záření s plazmatem8,9. Tyto fundamentální studie doplňuje cílený výzkum motivovaný různými vědeckými a technickými otázkami inerciální termojaderné fúze10,11, laboratorní astrofyziky, planetologie a astrobiologie12-14, opracování a poškozování materiálů15 a řady dalších oborů. Budoucí výzkum bude v Centru PALS směrován také k problémům, k jejichž řešení přispěje velmi úzká spektrální čára jódového laseru. Ta je unikátní vlastností tohoto plynového laseru, jež ho odlišuje od nyní převládajících pevnolátkových systémů.  

K výročí spuštění zařízení PALS byl připravován workshop “Iodine Lasers and Applications”. Jeho konání je však vzhledem k současným omezením cestování přesunuto z června 2020 na podzimní nebo zimní termín, který bude včas oznámen.   

Další informace jsou dostupné na stránkách: www.pals.cas.cz

 

Vybrané publikace:

1 H. Baumhacker et al.: Layout and performance of the Asterix IV iodine laser at MPQ, Garching, Appl. Phys. B 61, 325 (1995), DOI: 10.1007/BF01081531

2 K. Jungwirth et al.: The Prague Asterix Laser System, Phys. Plasmas 8, 2495 (2001), DOI: 10.1063/1.1350569

3 J. Dostál et al.: Synchronizing single-shot high-energy iodine photodissociation laser PALS and high-repetition-rate femtosecond Ti:sapphire laser system, Rev. Sci. Instrum. 88, 045109 (2017), DOI: 10.1063/1.4979810

4 T. Pisarczyk et al.: Magnetized plasma implosion in a snail target driven by a moderate intensity laser pulse, Sci. Rep. 8, 17895 (2018), DOI: 10.1038/s41598-018-36176-8

J. Krása et al.: Effect of expanding plasma on propagation of electromagnetic pulses by laser-plasma interaction, Plasma Phys. Control. Fusion 62, 025021 (2020), DOI: 10.1088/1361-6587/ab5c4e

6 V. Horný et al.: Short electron bunches from injection by perpendicularly crossing pulses, Plasma Phys. Control. Fusion 61,  085018 (2019), DOI: 10.1088/1361-6587/ab2728

7 M. Šmíd et al.: Characterization of suprathermal electrons inside a laser accelerated plasma via highly-resolved Kα-emission, Nature Commun. 10, 4212 (2019), DOI: 10.1038/s41467-019-12008-9

G. Cristoforetti et al.: Time evolution of stimulated Raman scattering and two-plasmon decay at laser intensities relevant for shock ignition in a hot plasma, High Power Laser Sci. Eng. 7, 1 (2019), DOI: 10.1017/hpl.2019.37

9 J. Limpouch et al.: Characterization of residual inhomogeneities in a plasma created by laser ionization of a low-density foam, Plasma Phys. Control. Fusion 62, 035013 (2020), DOI: 10.1088/1361-6587/ab6b4d

10 L. Giuffrida et al.: High-current stream of energetic alpha particles from laser-driven proton-boron fusion, Phys. Rev. E 101, 013204 (2020), DOI: 10.1103/PhysRevE.101.013204  

11 D. Batani et al.: Progress in understanding the role of hot electrons for the shock ignition approach to inertial confinement fusion, Nucl. Fusion 58, 032012 (2019), DOI: 10.1088/1741-4326/aaf0ed

12 M. Ferus et al.: Prebiotic synthesis initiated in formaldehyde by laser plasma simulating high-velocity impacts, Astron. Astrophys.626, A52 (2019), DOI: 10.1051/0004-6361/201935435

13 M. Ferus et al.: Main meteor spectral features studied using terawatt-class high power laser, Astron. Astrophys. 630, A127 (2019), DOI: 10.1051/0004-6361/201935816

14 P. B. Rimmer et al.: Identifiable acetylene features predicted for young Earth-like exoplanets with reducing atmospheres undergoing heavy bombardment, Astrophys. J. 888, 21 (2020), DOI: 10.3847/1538-4357/ab55e8

15 V. Vozda et al.: Detachment of epitaxial graphene from SiC substrate by XUV laser radiation, Carbon 161, 36 (2020), DOI: 10:1016/j.carbon.2020.01.08 

 

Klíčová slova: