Científicos rusos crean un sistema singular de control de impulsos láser

Investigadores de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia (MISIS) han desarrollado un sistema de control óptico-acústico de impulsos láser para un equipo de nueva generación de fusión termonuclear por inercia.

Los nuevos dispositivos, con parámetros singulares de eficacia y resolución, darán amplias posibilidades de controlar modos de funcionamiento de sistemas láser de la clase Мega-science.

Los colaboradores del Centro de Investigación óptico-acústica de MISIS, junto con sus colegas del Centro Federal Nuclear de Rusia — Instituto de Investigación y Desarrollo de Física Experimental de toda Rusia, crearon un conjunto de equipos para controlar la radiación de sistemas potentes con láser de femtosegundo —fuentes de campos de luz superpotentes para investigar estados extremos de la materia y la fusión termonuclear controlada—.

"La entrega del premio del Gobierno ruso en el ámbito de la ciencia y la tecnología en 2016 a los autores del invento, colaboradores jóvenes de MISIS, como el ingeniero Alexandr Chízhikov y el candidato a doctor en Ciencias Físico-Matemáticas Konstantín Yushkov, pone de relieve que el proyecto de desarrollo del equipo para crear impulsos láser con indicadores singulares de eficacia es de acuciante actualidad", destacó la rectora de MISIS, Alevtina Chérnikova.

El nuevo equipo se basa en la interacción óptico-acústica, esto es, en la difracción de impulsos láser en ondas de ultrasonido en cristales. Los científicos de MISIS crearon algoritmos únicos de formación de ondas de ultrasonido de forma compleja que permiten controlar impulsos de femtosegundos. Este control es adaptivo, lo que es necesario para corregir distorsiones de impulsos a medida que se propaguen y se intensifiquen en el equipo láser. En el equipo se usa un esquema óptico patentado: dos fases ópticas independientes de control óptico-acústico de impulsos láser, lo que permitió a los investigadores lograr la máxima flexibilidad de la estructura del equipo y ampliar sus capacidades de funcionamiento.

"El equipo de control creado es imprescindible en varios sistemas con láser de femtosegundo. Mejora sus principales características técnicas: la potencia de salida, la duración de impulsos, el contraste. Tales sistemas se usan con cada vez más frecuencia en equipos láser, tecnologías innovadoras fotónicas y varias áreas de la ciencia fundamental. Es especialmente importante el equipo y el 'software' creados para los sistemas potentes de láser de la clase Мega-science que están desarrollándose y se desarrollarán en un futuro. El aumento de eficiencia energética de tales equipos mediante la corrección adaptiva de distorsiones de la forma de impulsos permitirá reducir gastos de su construcción y mantenimiento. Este sistema dará a los científicos amplias posibilidades de ejercer un control adaptivo de regímenes del funcionamiento de singulares equipos láser de gran potencia", dijo a RIA Nóvosti el jefe del Centro de Investigación óptico-acústica de MISIS, Serguéi Chízhikov.

El equipo y el software creados están destinados para el sistema de fusión termonuclear por inercia de nueva generación que está creándose en Rusia. Aumentará la intensidad de radiación de canales diagnósticos del equipo sin incrementar el consumo de energía. Gracias a la estructura flexible, el equipo desarrollado puede usarse en muchas áreas, en particular, en otros sistemas de láser superpotentes.

La fusión termonuclear controlada es una de las principales direcciones prometedoras de las fuentes alternativas de energía. El objetivo principal de los expertos es realizar en las condiciones de laboratorio fusiones termonucleares de la transformación de isótopos de hidrógeno en helio, que es la fuente principal de energía del Sol y estrellas que es posible controlar y reproducir.

La idea de fusión termonuclear por láser consiste en el calentamiento y la compresión del objetivo, que es una cápsula minúscula de combustible termonuclear, mediante un corto impulso de láser. Los impulsos de láser resuelven dos tareas importantes: los impulsos potentes ejercen una influencia directa sobre el objetivo y la consecuencia de impulsos más cortos permite medir el estado del objetivo en el proceso de su compresión. Los diseñadores llevaban unos siete años desarrollando este equipo.