В МИФИ начался монтаж самого крупного оптического элемента лазерной установки ЭЛЬФ

Сегодня в Научно-лабораторном корпусе университета МИФИ начался монтаж самого крупногабаритного оптического элемента – пространственного вакуумного фильтра силового усилителя лазерного комплекса ЭЛЬФ. Напомним, что ЭЛЬФ (Экспериментальная Лазерно-Физическая установка; англ. ELF – Experimental Laser Facility) – это мощная многофункциональная лазерная установка килоджоульного уровня энергии, 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. 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», – рассказывает директор Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Андрей Кузнецов.

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. 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», – заключает Андрей Кузнецов.