L3-HAPLS avancerade petawatt-lasersystem installerades förra veckan vid ELI Beamlines Research Center i Dolní Břežany, Tjeckien. L3-HAPLS – världens mest avancerade och högsta medeleffekt, diodpumpat petawatt-lasersystem – designades, utvecklat och konstruerat på bara tre år av Lawrence Livermore National Laboratorys (LLNL) NIF och Photon Science (NIF&PS) direktorat och levererat till ELI Beamlines i juni 2017.

Sedan slutet av september, ett integrerat team av vetenskaplig och teknisk personal från LLNL och ELI Beamlines har arbetat intensivt med installationen av laserhårdvaran. Alla laserstödsystem, som vakuum och kylning, var kopplade till byggnaden, signalerar beredskap att slå på lasern igen i sitt nya hem.

L3-HAPLS består av en petawatt-huvudstrållinje, strömförsörjs av diodpumpade "pump"-lasrar. Systemet byggdes, monterade och rampade till en mellanliggande prestandamilstolpe som visade sin förmåga och markerade milstolpen för frakt och integration med anläggningen. Personal från ELI fick omfattande utbildning i laserns montering och drift under Livermore för att säkerställa framgång med att överföra HAPLS-tekniken till ELI-användaranläggningen.

I början av 2018, L3-HAPLS-systemets högenergipumplaser kommer gradvis att höjas till tidigare prestanda, följt av rampning av petawatt-strållinjen först i energi och sedan i medeleffekt.

"Under loppet av mer än fyra decennier, LLNL har byggt upp ett internationellt rykte för att utveckla några av världens mer kraftfulla och komplexa lasrar, " LLNL-direktör Bill Goldstein sa. "Den framgångsrika leveransen och installationen av L3-HAPLS representerar en ny generation av högenergi, laserkraftsystem med hög toppeffekt. Detta samarbete, och andra gillar det, ge LLNL möjligheten att fortsätta sin tradition av att omdefiniera gränserna för vetenskap och teknik."

LLNL:s decennier av banbrytande laserforskning och utveckling ledde till de viktigaste framstegen som skiljer L3-HAPLS från andra petawattlasrar:förmågan att nå petawatteffektnivåer samtidigt som en aldrig tidigare skådad pulsfrekvens bibehålls; utveckling av världens högsta peak power diod arrays, drivs av ett Livermore-utvecklat pulserat kraftsystem; en pumplaser som genererar upp till 200 joule vid en repetitionshastighet på 10 Hz; en gaskyld kortpulsad titaniumdopad safirförstärkare; ett sofistikerat kontrollsystem med en hög nivå av automatisering inklusive automatisk inställningskapacitet, snabb laserstart, prestandaspårning och maskinsäkerhet; en dubbel pip-puls-förstärkning högkontrast kort puls frontände; och en gigashot-laserpumpkälla för pumpning av kortpulsförstärkarna.

Trots sin komplexitet, L3-HAPLS designades för en användaranläggning. Fokus ligger på applikationen eller experimentet, och lasern måste fungera tillförlitligt, robust och med minimalt användaringrepp vid rekordprestanda. Denna förmåga har redan demonstrerats under testkörningarna på LLNL.

"L3-HAPLS är ett kvanthopp inom tekniken. Det gjorde inte bara att LLNL kunde testa och utveckla nya laserkoncept som är viktiga för vårt uppdrag som ett nationellt labb, det är också den första lasern med hög toppeffekt som kan leverera petawatt-pulser med en genomsnittlig effekt – mer än 1 megajoule/timme – som kommer in i det industriella applikationsutrymmet, sade Constantin Haefner, LLNL:s programchef för Advanced Photon Technologies (APT) i NIF&PS. "Innovationer drivna av L3-HAPLS, såsom halvledarlaserdiodpumpar eller medelstor grön DPSSL-teknik, har redan nått marknaden – en viktig påminnelse om att investeringar i laserteknik sporrar framsteg inom områden långt bortom vetenskap."

När driftsättningen på ELI Beamlines är klar nästa år, L3-HAPLS kommer att ha ett brett användningsområde, stödja både grundforskning och tillämpad forskning. Genom att fokusera petawatts toppeffektpulser med hög intensitet på ett mål, L3-HAPLS kommer att generera sekundära källor som elektromagnetisk strålning eller accelerera laddade partiklar, möjliggör oöverträffad tillgång till en mängd olika forskningsområden, inklusive tidsupplöst proton- och röntgenröntgen, laboratorieastrofysik och andra grundläggande vetenskaper och medicinska tillämpningar för cancerbehandlingar, förutom industriella tillämpningar som oförstörande utvärdering av material och laserfusion.