A SYLOS-lézerrendszer első elemét, a SYLOS 1-et a litván EKSPLA és Light Conversion cégek tervezték az ELI ALPS munkatársaival együttműködésben. Ez az eszköz 4,5 TW csúcsintenzitású, kevesebb mint 10 femtoszekundum impulzusidővel rendelkező, 1 kHz-es ismétlési frekvencián kiemelkedő stabilitási mutatókkal működő lézer volt. A fejlesztés második fázisában (SYLOS 2A) az előbb említett két litván cég, illetve az ELI ALPS közös kutatási-fejlesztési programot indított, amelynek eredményeként az impulzushossz 30 százalékkal, 6,5 femtoszekundumra csökkent a lézerimpulzusok csúcsintenzitásásának, ismétlési frekvenciájának és egyéb stabilitási és működési paramétereinek megtartása mellett. Ezt az előrelépést az eredeti lézerrendszer továbbfejlesztésével értük el. Ehhez számos részegység áttervezésére és átépítésére volt szükség, ami 2019 márciusáig tartott. A lézerrendszert 2019 májusában szállították és telepítették.
Az impulzushossz csökkentése azonban a kimeneti energia visszaesésével járt. A SYLOS 2B terv az impulzushossz megtartása mellett a kimeneti energia 120 millijoule-ra emelését célozta meg. (Ez a SYLOS 2A kimeneti energiájának a közel négyszerese lett volna.) A körülmények, az igények változása miatt azonban az a döntés született, hogy nem a SYLOS 2B-re koncentráljuk energiáinkat, hanem maradjon a SYLOS 2A, illetve legyen egy újabb, önálló lézer. Ez lett a 2023 nyara óta működő SYLOS 3, ami jelenleg négy célterületet szolgál ki. Ezek egyike az MTA0, amely a harmadik közös felhasználói felhívás egyik támogatott kísérletének biztosít helyet – ezt a pályázatot az ELI lézerfizikusai adták be.
„A célunk olyan kísérleti eszköz felépítése, ami nemlineáris folyamat segítségével még jobban kiszélesíti az impulzus spektrális tartományát. Ehhez nagyon vékony, különböző anyagú üveglemezeken lövünk át a lézerimpulzussal. Az eredmény: más spektrális komponensek is megjelennek. A diszperzió eredményeként még rövidebb impulzushosszt érhetünk el” – ismertette az intézeti fejlesztés irányát Csontos János.
Az első commissioning experiment, azaz üzembe helyezési kísérlet során az Osvay Károly vezette Nemzeti Lézeres Transzmutációs Laboratórium (NLTL) munkatársai nagyon vékony felületre fókuszálták a SYLOS 3 lézerimpulzusát, majd az onnan kirepülő deuteron ionok egy másodlagos céltárgyba csapódva neutronokat keltettek. A SYLOS 3 lézerrendszerrel a korábban alkalmazott 20-30 millijoule impulzusenergia helyett 100 millijoule fölötti energiával, valamint másodpercenként 10 lövés helyett 1000 impulzussal lőttek. Mivel üzembe helyezési kísérletről volt szó, megoldandó feladat is akadt. Például csökkenteni kellett az optikai elemek hőterhelését, mert az kihat az impulzusok paramétereire. Meg kellett várni, hogy az eszközök termolizálódjanak, majd a lézer paraméterek finomhangolását követően kezdődhetett a munka. Csontos János szerint ki kellett tapasztalni, hogy ez a folyamat mennyi ideig tart, esetleg milyen paramétereken kell változtatni az optimális működés érdekében.
Csontos János
A többi munkaállomáson is használtuk már a SYLOS 3-at. Az elektrongyorsításos nyalábvonal, az eSYLOS esetében gáz céltárgyba fókuszáljuk a lézerimpulzusokat, majd a keletkezett elektronokat gyorsítjuk. Az SHHG-SYLOS nyalábvonalon is alkalmaztuk ezt a lézert. Központunk egyik izgalmas fejlesztése az LTA1 célterület részére egy nyalábtovábbító rendszer kiépítése, aminek a tervezése befejeződött. A vákuumkomponensek megérkeztek, az optikai elemeket szeptemberre várjuk. Azaz, ha elkészül, a SYLOS 3 összesen öt nyalábvonalat szolgál ki – de lehet egy hatodik is, amiről megindult a közös gondolkodás. Fontos szempont, hogy a SYLOS 3 egy időben egy munkaállomásra juttat lézernyalábot.
A tapasztalatok azt mutatják, hogy a SYLOS 3 egyre ismertebb és népszerűbb a fizikusok körében. Az ELI ERIC negyedik, idén április végén zárult közös felhasználói felhívására nyolc felhasználói pályázat érkezett. Úgy tűnik, a lézerfizikusok jelentős része nagy energiájú nyalábot akar használni.
„Egy-egy felhasználó jellemzően egytől négy héten át végez kísérletet a lézerrel. Ezt azonban nem úgy kell elképzelni, hogy hétfőn megérkezik, és aznap már mér is. Hosszú előzetes egyeztetések során térképezzük fel, hogy a kutatónak pontosan mire van szüksége. Az igényei alapján készítjük fel a munkaállomást, hogy a kolléga minél hatékonyabban töltse az idejét az ELI ALPS-ban” – tájékoztat Csontos János.