Ученые НИТУ "МИСиС" создали уникальный лазерный комплекс для управляемого термоядерного синтеза

Научный коллектив НИТУ "МИСиС" разработал комплекс акустооптического управления лазерными импульсами для установки инерциального термоядерного синтеза нового поколения. Новая аппаратура,обладающая рекордными параметрами эффективности и разрешения, откроет широкие возможности управления режимами работы мощных лазерных установок класса Мega-science, сообщили в пресс-службе НИТУ "МИСиС".

Ученые из НТУЦ Акустооптики НИТУ "МИСиС" совместно с коллегами из РФЯЦ-ВНИИЭФ создали уникальный комплекс аппаратуры для управления излучением мощных фемтосекундных лазерных систем - источников сверхсильных световых полей для задач исследования экстремальных состояний вещества и управляемого термоядерного синтеза.

"Об актуальности и значимости проекта разработки комплекса аппаратуры для создания лазерных импульсов с уникальными показателями эффективности свидетельствует вручение авторам изобретения - молодым ученым НИТУ "МИСиС" инженеру Александру Чижикову и ведущему научному сотруднику, кандидату физико-математических наук Константину Юшкову, - премии Правительства РФ в области науки и техники за 2016 год", - подчеркнула ректор НИТУ "МИСиС" Алевтина Черникова.

В основе нового устройства лежит акустооптическое взаимодействие - дифракция лазерных импульсов на ультразвуковых волнах в кристаллах. Ученые НИТУ "МИСиС" создали уникальные алгоритмы формирования ультразвуковых волн сложной формы, которые позволяют управлять фемтосекундными импульсами. Управление является адаптивным, что необходимо для коррекции искажений импульсов при их последующем распространении и усилении в лазерной системе. В аппаратуре задействована запатентованная оптическая схема: два независимых оптических каскада акустооптического управления лазерными импульсами, что позволило ученым добиться максимальной гибкости архитектуры комплекса и расширить его функциональные возможности.

"Созданное устройство управления незаменимо в разнообразных фемтосекундных лазерных системах. Оно улучшает их ключевые технические характеристики: выходную мощность, длительность импульсов, контраст. Такие системы находят всё более широкое применение в лазерной технике, инновационных технологиях фотоники и в различных областях фундаментальной науки. Особо важен созданный аппаратно-программный комплекс для создаваемых и перспективных мощных лазерных систем класса Мega-science. Повышение энергоэффективности таких установок за счет адаптивной коррекции искажений формы импульсов позволит сократить капитальные затраты на их строительство и обслуживание. Комплекс откроет для ученых широкие возможности адаптивного управления режимами работы уникальных мощных лазерных установок", - рассказал директор НТЦ Акустооптики НИТУ "МИСиС" Сергей Чижиков.

Созданный аппаратно-программный комплекс предназначен для строящейся в России установки инерциального термоядерного синтеза нового поколения. Он повысит интенсивность излучения диагностических каналов установки без увеличения потребляемой энергии. Благодаря гибкости архитектуры, разработанная аппаратура имеет широкие перспективы применения и на других сверхмощных лазерных системах.

Управляемый термоядерный синтез - одно из основных перспективных направлений "альтернативной" энергетики. Главной целью ученых является контролируемое и воспроизводимое осуществление в лабораторных условиях термоядерных реакций преобразования изотопов водорода в гелий, являющихся основным источником энергии Солнца и звёзд.

Идея лазерного термоядерного синтеза заключается в нагреве и сжатии мишени, представляющей собой миниатюрную капсулу термоядерного топлива, при помощи мощного короткого лазерного импульса. Лазерные импульсы решают две важные задачи: мощные импульсы осуществляют непосредственно "силовое" воздействие на мишень, а последовательность более коротких импульсов позволяет измерять состояние мишени в процессе сжатия.

На создание устройства у разработчиков ушло около 7 лет.