Фахівці Ліверморської Національної лабораторії імені Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) виготовили і ввели в експлуатацію найбільшу на сьогоднішній день матрицю з напівпровідникових лазерних діодів, яка здатна виробляти імпульси світла з піковою потужністю 3.2 МВт. Ця матриця є ключовим компонентом системи накачування High-Repetition-Rate Advanced Petawatt Laser System (HAPLS), розробка якої ведеться в лабораторії LLNL і яка буде встановлена на майбутньому найпотужнішому лазері в світі Extreme Light Infrastructure (ELI), спорудження якого ведеться в даний час в Чеській Республіці.Система HAPLS здатна виробляти імпульси світла, тривалістю 30 фемтосекунд, потужністю більше одного петаватта і повторюються з частотою 10 Гц (10 разів в секунду). Така висока частота проходження імпульсів є ключовим моментом для будь-якої сучасної високоенергетичної лазерної системи, які раніше накачувалися за допомогою безлічі потужних імпульсних ламп, які, в свою чергу, можуть спрацьовувати не частіше одного разу в секунду. Діодні матриці HAPLS можуть спрацьовувати 10 разів в секунду, накачуючи килоджоулями своїх імпульсів основний підсилювач потужності лазера ELI, який почне виробляти перші імпульси в 2017 році.»Європейська система Extreme Light Infrastructure, у створенні якої задіяні учасники з усього світу, стане вмістилищем усіх ультрасучасних лазерних технологій, яка забезпечить міжнародні групи вчених можливістю проведення фундаментальних фізичних і практичних досліджень» — розповідає Костянтин Хафнер (Constantin Haefner), директор програми HAPLS, — «Лабораторія LLNL, визнаний світовий лідер в області високоефективних лазерних систем середньої та великої потужності, є одним з наших основних партнерів, що створюють разом з нами петаваттные лазерні системи нового покоління».Як вже згадувалося вище, більшість сучасних потужних лазерів використовують для накачування гігантські імпульсні лампи. Спалахи яскравого білого світла цих ламп збуджують і переводять у вищий енергетичний стан атоми матеріалу, спеціального лазерного скла, з якого виготовлені великі стрижні і плити. Відносно низька ефективність цих ламп є причиною, по якій досить велика частина енергії перетворюється в тепло і лампам потрібно якийсь час на охолодження. Технологія лазерних діодів, ефективність яких майже впритул наближається до 100 відсотків, дозволяє вирішити проблему зайвого тепла і збільшити на порядок частоту проходження імпульсів.
«Технологія імпульсних ламп використовувалася для накачування лазерів більше 50 років і за цей час ми повністю вичерпали всі можливості цієї технології» — розповідає Енді Бэрэмиэн (Andy Bayramian), один з «архітекторів» системи HAPLS, — «Зараз нам довелося повністю відмовитися від імпульсних ламп і звернути свою увагу в бік матриць напівпровідникових лазерних діодів, які дозволять нам створювати абсолютно нові класи високоенергетичних лазерних систем».Для того, щоб зробити матрицю HAPLS реальністю керівництво лабораторії LLNL залучило фахівців компанії Lasertel Inc., які поєднавши передові технології напівпровідникових лазерів з новою микрооптикой, розробили конструкції надійних і досить простих мегават модулів. Крім цього, для постачання всього лазерного «господарства» енергією, фахівці LLNL розробили і виготовили імпульсні джерела живлення нового типу, які без перепадів в споживанні постійно тягнуть енергію з мережі і, накопичивши достатньо енергії, видають імпульси струму величезної сили, що мають строго задану форму, тривалість та інші параметри. Кожен такий джерело живлення здатний видати імпульс струму силою до 40 тисяч ампер і ця технологія була запатентована лабораторією LLNL.»Об’єднання лазерної технології компанії Lasertel Inc. з нашими технологіями імпульсного живлення дозволяють створити компактні й ефективні лазерні системи середньої і високої потужності, здатні виробляти імпульси з недосяжною до цього частотою» — розповідає Костянтин Хафнер, — «У результаті нашої роботи ми створили надійну, високоефективну і досить просту систему оптичної накачки, яку можна масштабувати до будь-якого рівня, підлаштовуючи її під потреби кожної конкретної лазерної системи».