Американский национальный центр ускорителей — лаборатория Джефферсона (Thomas Jefferson Lab, National Accelerator Facility) установил выдающийся рекорд: его лазер на свободных электронах (FEL) произвёл инфракрасный (с длиной волны 1,61 микрометра) луч мощностью 14,2 киловатта.
FEL принципиально отличается от твердотельных и газовых лазеров, лазеров с накачкой посредством мощных ламп и с химической накачкой. В FEL лазерный луч формируется в так называемом вигглере — устройстве, состоящем из длинного ряда очень мощных электромагнитов или постоянных магнитов, полюса которых чередуются.
Через вигглер пропускают пучок электронов, летящих с околосветовой скоростью (они получаются рядом — в ускорителе). В магнитных полях вигглера электроны начинают двигаться по синусоиде, теряя энергию, которая преобразуется в поток фотонов. Лазерный луч, как и в других лазерах, собирается и усиливается системой из обычных и полупрозрачных зеркал, установленных на концах вигглера.
Меняя энергию электронного пучка, а также параметры вигглера (например, расстояние между магнитами), можно в довольно широких пределах менять частоту лазерного излучения, продуцируемого FEL, — это его главное отличие от лазеров других систем.
Но FEL лаборатории Джефферсона — машина уникальная, прежде всего по размаху. Пару лет назад она первой среди устройств такого типа перешагнула планку 10 киловатт в луче (на длине волны 6 микронов). Теперь же после существенной переделки, потребовавшей полной замены вигглера, и после множества других работ по оптимизации конструкции создатели машины установили новый рекорд.
26 октября лазер выдал луч мощностью 11,7 киловатта, а 30 октября — мощностью 14,2 киловатта.
Учёные отмечают, что в обновлённом виде FEL сослужит добрую службу науке и поможет провести множество экспериментов. Но работа эта имеет и военное назначение. Не зря один из главных спонсоров проекта — Управление военно-морских исследований США (Office of Naval Research).
Военные рассчитывают, что FEL со временем можно будет устанавливать на кораблях — для создания лазерной ПВО, способной сбивать мощным лучом противокорабельные крылатые ракеты.
Напомним, что новые сверхмощные (до мегаватта в луче) боевые лазеры наземного и воздушного базирования американцы уже создали, но на основе химической накачки: подробные описания этих комплексов вы найдёте здесь и здесь соответственно. Почему же моряки положили глаз на лазеры типа FEL? Причина — в возможности настройки частоты. Это должно облегчить FEL «пробивание» атмосферы вблизи поверхности моря — с её повышенной влажностью, брызгами и туманами.
Читайте также о том, что может натворить карманный лазер с мощностью луча в 0,45 ватта.
