В МИФИ начали монтировать самый крупногабаритный оптический элемент лазерной установки ЭЛЬФ

Фото: МИФИ.

ЭЛЬФ (Экспериментальная Лазерно-Физическая установка; англ. ELF – Experimental Laser Facility) – это мощная многофункциональная лазерная установка килоджоульного уровня энергии. Как сообщили в Национальном исследовательском ядерном университете МИФИ, это один из самых интересных проектов, который реализуется сегодня в НИЯУ МИФИ при поддержке программы «Приоритет-2030».

Необходимость такого устройства связана с тем, что мощные лазеры, по своей конструкции состоят из последовательности усилительных каскадов, рассказал директор Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Андрей Кузнецов.

«Первичный лазер (задающий генератор) имеет энергию всего в десятимиллиардную долю джоуля и размер пучка в 10 микрон, а на выходе мы должны получить энергию около десяти килоджоулей с размером 20х20 см. То есть необходимо усилить лазерное излучение в 10 в 13 степени раз. Фокусировка этого излучения на мишени в пятно размером менее 100 микрон и позволяет создать давления и температуры в веществе аналогичные центрам звезд. Однако в процессе усиления лазерный пучок распространяясь через дисковые активные элементы (слэбы), линзы, оптические окна сильно искажается, что в конечном счете не позволяет сфокусировать его в пятно нужного размера. Вакуумный пространственный фильтр, к монтажу которого мы приступили, как раз нужен для того, чтобы максимально очистить лазерный пучок от тех искажений, которые возникают в процессе усиления».

Вакуумный пространственный фильтр ЭЛЬФа имеет длину 15 метров, внутренний диаметр труб светопровода 900 мм, общий вес около четырех тонн. Принцип работы оптических пространственных фильтров основан на фурье-оптике: виньетировании пространственных частот высоких порядков диафрагмой размещенной в фокальной плоскости транспортной линзы. По существу, это большой телескоп с дистанционно управляемым диафрагменным узлом. Для чего нужен вакуум? Чтобы в перетяжке этого излучения не зажигалась плазма. «Очистка» лазерного пучка от искажений – это последовательное перестроение излучения от одной линзы к другой через диафрагмы разного диаметра.

Сейчас силами наших сотрудников, аспирантов и студентов трубы светопровода собираются в единый вакуумный объем, добавил Андрей Кузнецов.

«Расчет, проектирование и разработку рабочей конструкторской документации делали своими силами, а вот производственную площадку, на которой можно было бы изготовить вакуумный объем таких размеров, пришлось долго искать. В результате вакуумные трубы изготовлены в Нижнем Новгороде (ООО «Технопарк»), а центральный вакуумный отсек в Тамбове (ООО «ЭРСТВАК»). Если попытаться оценить степень готовности к запуску лазерного комплекса, то к настоящему времени закончено изготовление вакуумной мишенной камеры, запущен в работу задающий генератор и система предварительного усиления, смонтирован общий стапель, собраны и установлены корпуса модулей силового усилителя. Работы еще много, но, полагаю, что к осени монтаж основных узлов установки закончим. А дальше – монтаж системы накопления и коммутации электрической энергии для накачки импульсных ламп, отработка дистанционного управления лазерным комплексом, юстировка оптической система лазера. Сроки сжаты, ведь в 2026 году запланирован физический запуск экспериментального лазерно-физического комплекса ЭЛЬФ».

Иллюстративное фото: МИФИ.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» сообщает о себе как о ведущем техническом вузе страны широкого профиля, одном из лучших мировых центров инженерно-физического образования с филиалами во многих городах России и стран СНГ.