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NSF资助罗彻斯特世界领先的EP-OPAL激光器多机构设计

2023-09-26 09:23:39  来源:激光网原创    

  美国国家科学基金会 (NSF) 授予罗切斯特大学近1800 万美元,三年内用于设计EP-OPAL关键技术并制作原型,EP-OPAL 是一个致力于研究超高强度激光与物质相互作用的新设施。设计项目完成后,该设施可以在激光能量学实验室(LLE)建造。这笔资金是 NSF中型研究基础设施 1 计划的一部分,支持该机构将美国定位在全球科学和工程领导力的最前沿。

  罗彻斯特大学校长 Sarah Mangelsdorf 表示:“NSF 的设计奖进一步认可了 LLE 是我们国家努力促进对光、物质甚至宇宙本身演化的理解的科学领导者之一。” “在该奖项的支持下,我们将继续发扬罗切斯特在光学科学和激光技术方面的开创性遗产,这一历史包括已经改变医学、计算和其他领域的突破。

  “我们感谢美国国家科学基金会选择罗切斯特来开展这项重要工作的支持。我们还感谢国会代表团的支持,特别是参议员舒默和吉利布兰德以及国会议员莫雷尔为推进 LLE、大学和罗切斯特地区的工作所做的努力。”

  高强度激光器使大量重要的开创性科学成为可能——从等离子体科学到粒子加速、实验室天体物理学到激光驱动的核物理学——从而产生了科学、医疗、商业和工业应用。

  LLE 的 Omega 激光设施拥有两台非常强大的激光器——OMEGA 和 OMEGA EP——供世界各地的科学家使用。EP-OPAL(代表 OMEGA EP 耦合光学参量放大器系列 (OPAL))的设计将添加世界上最强大的两个激光器,并利用高能 OMEGA EP 激光器的功能。该设施预计将提供超越目前国际上可用的激光能力,帮助重建美国在高峰值功率激光器及其基础科学领域的领导地位。

  LLE 杰出科学家、罗彻斯特光学教授、首席研究员Jonathan Zuegel表示,成功的 EP-OPAL 设计将实现世界上功率最高的激光系统。“它的两束激光束组合起来将发出峰值功率接近与从太阳入射到地球表面的总功率相同的激光脉冲,但聚焦到的区域小于人类头发的横截面。

  加速前沿科学的高影响力研究

  像 EP-OPAL 这样的实验设施(位于大学内并向广大用户开放)可以打开高影响力研究新时代的大门。

  斯坦福大学物理学家、美国物理学会前主席菲利普·巴克斯鲍姆 (Philip Bucksbaum) 表示:“超强激光束使我们能够在自己的实验室中创造极端条件,而这些条件现在只存在于宇宙中最奇异的部分。”美国国家科学院、工程院和医学院委员会主席,发表了 2018 年报告《强超快激光器的机遇:获取最亮的光》。“EP-OPAL 设施的设计直接响应了本报告中的建议以及 NAS 和美国物理学会等离子体物理部最近的其他战略规划活动,将 OMEGA EP 等固态激光器的功能与超快飞秒的功能相结合。基于啁啾脉冲放大的持续时间激光器。这个新奖项使罗彻斯特继续走在构建和容纳对美国研究界具有特别高价值的独特研究工具的道路上,”巴克斯鲍姆说。

  滑铁卢大学物理学教授、诺贝尔奖获得者、罗彻斯特校友 Donna Strickland '89(博士)也分享了 Bucksbaum 的热情:“看到啁啾脉冲放大圆满完成,罗彻斯特再次带头开发和实施世界上最强大的激光器。”

  20 世纪 80 年代,作为 LLE 的一名研究生,斯特里克兰和她的论文导师 Gérard Mourou 发明了啁啾脉冲放大,这是一种产生超短、高强度激光脉冲的方法。他们的工作彻底改变了高强度激光物理领域,为他们赢得了2018 年诺贝尔物理学奖。“EP-OPAL 设计和原型设计项目将利用光学参量啁啾脉冲放大将激光科学和技术提升到一个新的水平,”她说。

  连接美国和全球科学界

  美国正处于激光科学技术的拐点。现有能力和资源涵盖国家实验室、学术界和私营部门。新的激光设施——包括密歇根大学的NSF ZEUS——即将上线。EP-OPAL 设计和原型项目奖使 NSF 在科学界发挥着关键作用,通过弥合主要研究设施和单独领导的研究项目与另一个补充 NSF ZEUS 的更大中型研究基础设施之间的差距。

  罗彻斯特目前的用户群已包括来自欧米茄激光设备用户组 ( OLUG ) 的数百名研究人员、科学家和学者,以及来自全球研究界的数千名研究人员、科学家和学者。

  EP-OPAL 联合首席研究员表示:“这种水平的新设施将为更广泛、更多样化的科学界提供服务,同时在我将与我的联合首席研究员一起领导的前沿科学的四个不同领域进行革命性的研究实验。”伊娃·祖雷克 (Eva Zurek) 是布法罗大学的化学教授,也是原子压物质中心(CMAP) 的高级研究员,该中心是位于罗切斯特的 NSF 物理前沿中心。

  扩大科学、技术和教育影响

  EP-OPAL 的潜在好处超出了当前科学界的范围。尖端激光系统和设施对于持续解决能源、国家安全、制造和生命科学领域的社会重大挑战至关重要。中型研究基础设施尤其可以对美国的经济、安全和竞争力产生重大影响。

  新的 EP-OPAL 设计奖建立在罗切斯特为教育推广、劳动力发展和多元化所做的持续努力的基础上,其中包括 CMAP 和最近的NSF 区域创新引擎发展奖,旨在围绕激光科学、技术和工程建立创新和经济中心和激光应用研究(STELLAR)。曼格尔斯多夫说:“这个项目的明确愿景是更好地吸引科学和工程领域代表性不足的群体,体现了我们对让世界变得更美好的机构承诺。

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