Лучом по металлу: в Чехии создан лазер-рекордсмен
Самый мощный лазер в мире
- © hilase.cz
Мал, да удал
Британско-чешская группа разработчиков заявила о создании самого мощного лазера в мире. Установка, получившая название «Бивой» (Bivoj; по имени героя чешского фольклора), способна выдавать излучение мощностью 1000 Вт. По заявлению создателей устройства, это в десять раз больше, чем может выдать любой другой лазер в мире. Сооружение аппарата, вес которого составляет 20 тонн, обошлось в $48 млн.
Стоит отметить, что мощность импульса, которой удалось добиться на сегодняшний момент учёным, уже достигла 2 петаватт (1 ПВт — это квадриллион (10 в 15-й степени) ватт). Речь идёт о лазере в Осаке, созданном японскими учёными. В техасском Остине есть ещё один петаваттный лазер — он выдаёт 1 ПВт за раз. Закономерен вопрос, что позволило группе разработчиков говорить о новом мировом рекорде.
Дело в том, что импульсные лазеры, к которым в том числе относится и чешский рекордсмен, определённое время накапливают энергию, после чего выдают импульс. Японскому и американскому лазеру необходим довольно длительный период для накопления нужного количества энергии.
Как пояснил RT сотрудник Института прикладной физики РАН и автор научно-популярного блога physh.ru Артём Коржиманов, петаваттные лазеры концентрируют относительно небольшую энергию в очень маленький промежуток времени. «Их можно представить себе как удар молотком. Этот супермощный удар они могут совершать редко, раз в час или два. Из-за этого с ними неудобно работать: он выстрелил, а дальше приходится ждать. Это система, которая функционирует на пределе возможностей. В некотором смысле у них маленький КПД, при этом выделяется очень много тепла. Весь лазер, его оптические элементы сильно нагреваются. Кроме того, следующий импульс пойдёт несколько иначе, поскольку нагретые элементы как бы искажаются. То есть для получения нового импульса нужно ждать, пока устройство не остынет», — отметил специалист. При этом как таковой средней мощности у лазеров в Осаке и Остине нет.
По словам главы проекта HiLASE Томаса Моцека, разработанный британцами и чехами лазер отличается как раз рекордной средней мощностью. Она определяется частотой повторения импульсов и энергией.
- © hilase.cz
«На самом деле это сложные системы, состоящие из нескольких лазеров: сначала задающий лазер, а потом уже его излучение преобразуется в супермощные петаваттные импульсы, — рассказал Артём Коржиманов. — Судя по всему, у чехов получилось создать систему с очень высокой частотой. Им удалось сделать так, чтобы импульсы шли не раз в минуту, а раз десять в секунду».
Намечается переворот
Устройство, собранное в Чехии, относится к так называемым твердотельным лазерам с диодной накачкой — на подобных работают некоторые лазерные указки. Согласно заявлению учёных, он демонстрировал среднюю мощность в 1000 Вт непрерывно в течение часа. Информации о мощности отдельного импульса от разработчиков пока не поступало.
«В Резерфордовской лаборатории (при которой находится британский центр CLF, принимавший участие в создании лазера. — RT) в Англии есть два мощных лазера, Vulcan и Astra Gemini. Мощность импульса лазера Vulcan — порядка 1 ПВт. Возможно, они нацелены на этот показатель. Мне кажется, что пока они не состыковали этот лазер с мощным петаваттным и сделали только задающую часть, чтобы она выдавала, скажем, десять выстрелов в секунду, получая 100 джоулей (энергии. — RT) в секунду, это получается 1000 Дж в секунду и 1000 Вт. А дальше каждый из этих импульсов должен выдавать свой петаватт, но этого пока не сделано», — предположил Коржиманов.
- © hilase.cz
Как сообщил глава CLF Джон Коллиер, важен не столько сам результат, сколько технология, которую разработали для его получения. По его словам, она «перевернёт применение лазеров высокой энергии, высоких мощностей».
Пока же лазеру предстоит по меньшей мере месяц дополнительных экспериментальных проверок. По словам Моцека, прежде чем предложить своё изобретение для применения в утилитарных целях промышленности, разработчики должны оценить технические возможности использования лазера для решения практических задач.
Рукотворное солнце: Японский учёный пояснил цели создания мощнейшего на Земле лазера
Планы по строительству такого лазера в Чехии появились ещё в 2011 году. Британский центр CLF занимался развитием необходимой технологии последние 40 лет. Экспериментальному результату, о котором учёные сообщили по итогам прошедшего ещё в декабре испытания, завершившего несколько лет активной работы, только предстоит пройти экспертную проверку. Официальный отчёт исследователи и разработчики до конца января представят на пресс-конференции, посвящённой проекту. Всерьёз о технологии можно будет говорить только тогда, когда другие независимые исследовательские группы смогут повторить полученный результат.
Лазеры уже активно применяют в различных отраслях, от медицины до ракетостроения. Несмотря на необходимость дополнительных исследований потенциала нового лазера HiLASE, разработчики уже рассчитывают найти коммерческое применение своему аппарату, притом довольно скоро — во второй половине 2017 года. Так, лазер может пригодиться для обработки металлических поверхностей, микрообработки материалов и в производстве полупроводников. Кроме того, специалисты намерены выяснить, как новый лазер получится использовать в научно-исследовательской работе.