Het geavanceerde petawatt-lasersysteem L3-HAPLS werd vorige week geïnstalleerd in het ELI Beamlines Research Center in Dolní Břežany, Tsjechië. L3-HAPLS – 's werelds meest geavanceerde en hoogste gemiddelde vermogen, diode-gepompt petawatt-lasersysteem - is ontworpen, ontwikkeld en gebouwd in slechts drie jaar door Lawrence Livermore National Laboratory's (LLNL) NIF en Photon Science (NIF&PS) directoraat en geleverd aan ELI Beamlines in juni 2017.

Sinds eind september is een geïntegreerd team van wetenschappelijk en technisch personeel van LLNL en ELI Beamlines heeft intensief gewerkt aan de installatie van de laserhardware. Alle laserondersteuningssystemen, zoals vacuüm en koeling, waren verbonden met het gebouw, signalering gereedheid om de laser weer aan te zetten in zijn nieuwe huis.

L3-HAPLS bestaat uit een hoofdbundel van petawatt, bekrachtigd door diode-gepompte "pomp" lasers. Het systeem is gebouwd, geassembleerd en opgevoerd tot een tussentijdse prestatiemijlpaal die zijn capaciteiten aantoonde en de mijlpaal markeerde voor verzending en integratie met de faciliteit. Het personeel van ELI werd uitgebreid getraind in de montage en bediening van de laser in Livermore om te zorgen voor succes bij het overbrengen van de HAPLS-technologie naar de ELI-gebruikersfaciliteit.

Begin 2018, de hoogenergetische pomplaser van het L3-HAPLS-systeem zal geleidelijk worden verbeterd tot eerdere prestaties, gevolgd door het verhogen van de petawatt-bundellijn eerst in energie en vervolgens in gemiddeld vermogen.

"In de loop van meer dan vier decennia, LLNL heeft een internationale reputatie opgebouwd voor het ontwikkelen van enkele van 's werelds krachtigere en complexere lasers, LLNL-directeur Bill Goldstein zei. "De succesvolle levering en installatie van L3-HAPLS vertegenwoordigt een nieuwe generatie hoogenergetische, laservermogenssystemen met hoog piekvermogen. Deze samenwerking, en anderen vinden het leuk bieden LLNL de mogelijkheid om zijn traditie voort te zetten van het herdefiniëren van de grenzen van wetenschap en technologie."

LLNL's decennialange geavanceerde laseronderzoek en -ontwikkeling hebben geleid tot de belangrijkste verbeteringen die L3-HAPLS onderscheiden van andere petawatt-lasers:het vermogen om petawatt-vermogensniveaus te bereiken met behoud van een ongekende pulsfrequentie; ontwikkeling van 's werelds hoogste piekvermogen diode arrays, aangedreven door een door Livermore ontwikkeld gepulseerd voedingssysteem; een pomplaser die tot 200 joule genereert met een herhalingssnelheid van 10 Hz; een gasgekoelde korte-puls titanium-gedoteerde saffier versterker; een geavanceerd besturingssysteem met een hoge mate van automatisering, inclusief automatische uitlijning, snel laseropstarten, prestatietracking en machineveiligheid; een dual chirped-pulse-amplification high-contrast korte-puls front-end; en een gigashot laserpompbron voor het pompen van de voorversterkers met korte puls.

Ondanks de complexiteit ervan, L3-HAPLS is ontworpen voor een gebruikersfaciliteit. De focus ligt op de toepassing of het experiment, en de laser moet betrouwbaar werken, robuust en met minimale tussenkomst van de gebruiker bij recordprestaties. Dit vermogen is al aangetoond tijdens de testritten bij LLNL.

"L3-HAPLS is een kwantumsprong in technologie. Het stelde LLNL niet alleen in staat om nieuwe laserconcepten te testen en te ontwikkelen die belangrijk zijn voor onze missie als nationaal laboratorium, het is ook de eerste laser met hoog piekvermogen die petawatt-pulsen kan leveren met een gemiddeld vermogen - meer dan 1 megajoule/uur - die de industriële toepassingsruimte binnenkomen, " zei Constantin Haefner, LLNL's programmadirecteur voor Advanced Photon Technologies (APT) in NIF&PS. "Innovaties gedreven door L3-HAPLS, zoals de halfgeleiderlaserdiodepompen of mid-scale Green DPSSL-technologie, hebben de markt al bereikt - een belangrijke herinnering dat investeringen in lasertechnologie vooruitgang stimuleren op gebieden die veel verder gaan dan de wetenschap."

Wanneer de inbedrijfstelling bij ELI Beamlines volgend jaar voltooid is, L3-HAPLS zal een breed scala aan toepassingen hebben, ondersteunen van zowel fundamenteel als toegepast onderzoek. Door petawattpiekvermogenpulsen met hoge intensiteit op een doel te richten, L3-HAPLS genereert secundaire bronnen zoals elektromagnetische straling of versnelt geladen deeltjes, ongeëvenaarde toegang tot een verscheidenheid aan onderzoeksgebieden, inclusief in de tijd opgeloste protonen en röntgenradiografie, laboratoriumastrofysica en andere fundamentele wetenschappelijke en medische toepassingen voor kankerbehandelingen, naast industriële toepassingen zoals niet-destructieve evaluatie van materialen en laserfusie.