«««Назад | Оглавление | Каталог библиотеки | Далее»»»

Прочитано: 64%

         GBL - проект по созданию лазеров на свободных электронах - еще один из перспективных видов оружия направлений энергии, интенсивно разрабатываемый в рамках программы СОИ.
         Со дня объявления президентской директивы о развертывании работ в области СОИ в научных и военных кругах Америки стал бурно дебатироваться вопрос: какая из лазерных систем будет более эффективно "работать" в системе ПРО - наземная или космическая. Как отмечалось в прогнозе Ассоциации электронной промышленности, предпочтение в целом отдавалось лазерной системе наземного базирования, которая представлялась более приемлемым средством поражения боеголовок МБР противника, чем система космического базирования. По мнению экспертов, работы по созданию лазерной системы в космосе "... ведут в тупик, хотя средства на них и продолжают отпускаться". Решающим доводом являлась, по-видимому, стоимость аппаратуры космического базирования, которая намного превосходит стоимость аналогичных наземных систем.
         Развернулась даже борьба между подрядчиками, предлагавшими различные типы наземных лазеров. ВВС поддерживали своих "кормильцев", отдававших предпочтение эксимерным лазерам, а сухопутные войска отстаивали проекты фирм, предлагавших для этих целей использование лазеров на свободных электронах. По-видимому, "пехота" выиграла, так как в известном докладе конгрессу США основное внимание уделено работам в области создания лазеров наземного базирования на свободных электронах.
         Особая привлекательность лазеров на свободных электронах возможность изменения энергии электронов в самых широких пределах. А это приводит к очень широкому диапазону излучаемых длин волн (вплоть до жесткого рентгеновского, т.е. гамма-излучения) и возможности сравнительно легко изменять длину волны и "попадать" в заранее выбранные окна прозрачности атмосферы (рис. 3.41).

Рис. 3.41

         Механизм работы лазеров на свободных электронах до конца еще не изучен и настолько необычен, что называть такие устройства лазерами можно с большой натяжкой. Принцип действия новых оптических квантовых генераторов базируется на достаточно хорошо разработанной технологии ускорителей элементарных частиц. Такой лазер, на первый взгляд, устроен достаточно просто - это длинная труба, внутри которой создан вакуум. Труба "окольцована" множеством постоянных электромагнитов с чередующейся полярностью (их иногда называют "магнитная гребенка", или вигглер). В нее-то и "выстреливается" пучок релятивистских (разогнанных до скорости, приближающейся к скорости света) электронов из мощного ускорителя. Взаимодействуя с магнитным полем лазерной установки, электроны в пучке испытывают постоянные изменения силы и направления, т.е. совершают колебательные движения, обретая при этом уникальное свойство поглощать и выделять свет. Понятно, что в лазерах создают такое магнитное поле, при котором пучки электронов выделяют больше света, чем поглощают его. Если же в вакуумной трубе установить отражающие зеркала (резонатор), то это и будет примерная модель лазера на свободных электронах. В таком лазере длина волны излучаемого света зависит от расстояния между магнитами в вигглере и энергии пучка электронов.
         За рубежом считают, что идея лазера на свободных электронах, работающего в режиме генерации света, созрела в 1971 г. в голове Джона Мейди - физика Станфордского университета. Однако не возникает сомнений, что практическое воплощение лазера на свободных электронах, работающего в режиме усиления, осуществлено им в 1976 г. Опытная установка позволяла усиливать луч, испускаемый химическим лазером на двуокиси углерода, пропуская его совместно с мощными пучками электронов в 20-метровой вакуумной магнитной системе (рис. 3.42а).

Рис. 3.42а

         В таких установках для получения наибольшего эффекта стараются согласовать длину волны усиливаемого луча с энергетическим уровнем (т.е. с частотой колебания) электронов в пучке.
         Для возникновения мощного излучения в лазерах на свободных электронах необходимо, чтобы:

         - вигглер имел достаточную длину (или же находился внутри резонатора, повышающего коэффициент усиления);
         - пучок электронов имел достаточную интенсивность и однородную плотность.

         Пучки электронов достаточной мощности и однородности можно получить с помощью сильноточных индукционных линейных ускорителей огромных устройств, потребляющих не менее огромные энергии. Наиболее мощные ускорители имеются в двух американских научных центрах, создающих технику по программе СОИ: в Лос-Аламосе и Ливерморе. В 1990 г. утверждена программа испытаний лазера на свободных электронах наземного базирования, а в 1991 г. продемонстрирован такой высокомощный импульсный лазер.
         В экспериментах, проведенных в Ливерморской национальной лаборатории, лазер на свободных электронах с указанным ускорителем работал с достаточно высоким КПД в длинноволновом диапазоне. Для его накачки была создана самая длинная в мире магнитная система (длина вигглера 25 м), развивающая энергию в 50 МэВ. С ее помощью удалось создать пучок электронов 4 МэВ,что, в свою очередь, позволило получить выходную пиковую мощность лазерного луча более 1 ГВт на длине волны 9 мм. В других экспериментах на этом же вигглере было получено усиление луча на длине волны 10,6 мкм (характерной для химических СО2-лазеров).

«««Назад | Оглавление | Каталог библиотеки | Далее»»»