Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Jean paul Chambaret,
Frédéric Burgy,Jean Philippe Rousseau, Brigitte Mercier, Laura Antonucci
Guy Hamoniaux, Armindo dos Santos, Frederika Augé, Federico Canova,
Gilles Chériaux, Thomas Planchon, Amandine Renault,
Aurélie Jullien, Rodrigo Lopez Martens, Olivier Albert
Laboratoire d ’Optique AppliquéeENSTA - Ecole Polytechnique 91761 Palaiseau Cedex - France
e-mail :[email protected]
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Les Lasers Titane Saphir à très haute intensité
et à haute cadence
Moana Pittman, Fabien plé LIXAM Université Paris Sud Orsay
Bat 350 91405 Orsay Cedex
• L’état de l’art des lasers TiSa ultra-intenses et les performances accessiblesaujourd’hui
• Les verrous technologiques associés à leur développement
- Le contraste temporel par rapport à l’ Emission Spontanée Amplifiée
- Les lasers nanoseconde de pompage à forte puissance moyenne
- Les homogénéisateurs de faisceaux de pompage
- Le lasage parasite transverse dans les amplificateurs finaux
- Les problèmes associés aux réseaux de compression (pollution,dielectriques)
• Les projets Petawatt Tisa et les perspectives d’application pour demain
- LASERIX, PROPULSE, etc….
Les Lasers Titane Saphir à très haute intensité
et à haute cadence
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Un peu d’histoire (récente) sur le saphir dopé au Titane
- 1986 P. Moulton décrit les propriétés spectroscopiques du TiSa
- 1990 W. Sibett présente à CLEO le premier oscillateur « magic mode locking »
- 1991 présentation à CLEO par COHERENT du premier oscillateur commercial KLM
- 1992 premiers lasers amplifiés au Térawatt (100mJ/100 fs) (C. Le Blanc LOA)
- 1993 les impulsions deviennent plus courtes ( 15 - 30fs) (LOA et ailleurs)
-1995- 96 les lasers multi térawatts (10 TW) se multiplient (LLNL, San Diego, JAERI CUOS, LOA, LLC, MBI,etc….)
- 2001 Premières publications sur les lasers 100 TW/10Hz (JAERI, LOA , ….)
- 2004 : plus de 5 lasers 100TW commerciaux en commande dans le monde (USA, Canada,Japon, Corée, France …)
nombreux projets en laboratoires de lasers 500 TW et Pétawatt à cadence intermédiaire
Où est ce que ça va bien pouvoir s’arrêter?
Au-delà de la puissance crête, l’intensité sur cible !
Acousto Optic Programable Dephasing Filter (Dazzler)
Ou d’autres instruments combinés
avec une caractérisation par FROG ou SPIDER
StEI ∆=Intensité
Energieamplification
Tache focaleContrôle de la phase spatiale
Durée de l’impulsionContrôle de la phase et de
l’amplitude spectrale
Miroir déformable combiné avec
un analyseur de surface d’onde
(Shack Hartman ou autre)
Profil temporel voisin de la limite de FourierProfil spatial permettant
d’atteindre la limite de diffraction
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
StretcherRegen
Pre - amp
Power - amp
Booster - amp
100TW compressor
70-J Nd : glass
Oscillator
7-J Nd : YAG
PW compressor
la chaine 850 TW TiSa du JAERI-APRC)
Optical table size ~ 90m2
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
L’ énergie !
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
-400 -200 0 200 400
Inte
nsi
ty (
a. u
.)
Delay (fs)
Durée d’impulsion : 32.9 fs (FWHM)
0.85 PWEnergie 28 Joules
Mais: Qualité de faisceau!
Plan vertical 2.7 fois la limite de diffraction
Plan horizontal 1.4 fois la limite de diffraction
Puissance crête
Pulse duration32.9 fs (FWHM)
Delay (fs)
Inte
nsity
(a.
u.)
Trace d’autocorrélation
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
L’ énergie !
la chaine 850 TW TiSa du JAERI-APRC)
���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����
����
��������������������������������������������
����
����
����
����
�����
������
������
�����
���������������������������
����
����
����
����
������������������������
����
������������������������������������������������������������������������������������������
����
�����
������
������
�����
����
����
����
����
����
��������������������������������������������������������������������������������������
����
����
����
�����
������
��������������������������������������������������������������������������������������������
����
����
����
����
����
������
�����������������������������������������
����
����
������
������������������������������������
����
����
����
����
������������������������������������������
����
����
����
������
������
����������������������������������������������������������������������
������
����
����
����
����
�����������������������������������������������������������������������
����
����
������
������
������
����
����
����
����
����
����
������
������
������
������
����
����
����
����
����
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����
������
������
�����
����
����
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����
������
������
�����
����
�������������������������������������������������������������������������������������������
����
����
����
����
����
�����������������������������������������������������������������������������������������������������
����
����
�������������������
����������������
����
����������������
����
����
����
���������
������
��������
����
����
������
����
�����������
����
����
����
���������������������������
����
����
���������������������������������
������
�����
����
����
����
����
����
����
��������������������������������������������
����
����
������������������������������������������������������������
����
����
����
����
����
������
������
������
����
����
����
����
����
���������������������������
�����
������
������
�����������������
�����
������
����������������
����
����
����
����������������������������������������������������������
����
����
����
����
����
������
������
������
����
����
����
���������������
�����
����
���������������������
����
����
����
����
����
�������������������������������
������
��������������
����
������������������
����������������
������
������
�������������
����
�����
�����������������������������������������������
����
�����
������
������
�����
��������������������������������������������
������
����
����
����
����
����
����
����
������
������
������
����
����
����
����
����
����
������
������
������
����
����������������������������������������������������������������������������������
����������
����������
����������
������������
��������
������������
��������
����������������
������������
���������� �� �� � � � � ��� � � �� �� � �� �� � �� �� � �� �� �� �� �� �� � �� ��
����
����
����
����
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������-0.4-0.2
00.20.4
740 760 780 800 820 840 860 880
��� �� ������ �� ������ �� ������ �� �� ������ �� ������ �� ������ �� ������ �� ������ �� �� ��� �� ������
wavelength (nm)
phase (rad)
�����������������������������������������������������������������
����������
����������
���������
���������
����������
����������
����������
����������
����������
�������������
���������������
���������������
���������������
������������������
����������
������������������������������������������������������������������������� �������������������� �������� ����������������� �������� ������������������ �������� ��������������������
����
����
����
�������
����
������
�����
��������
����
����
����
�������������
�����������
�����������
�����������
�����������������
�����
����
����
�� �������� �������������������� ������ �������������������� ������ �������������������� ������������������
����������
����������
��������
������������
��������
����������������
������������
������������
������������
����
����
��
��
����
����
����
����
��
����
��
����
��
����
����
��
����
����
����
����
��
����
��
��
����
��
����
��
����
����
��
����
����
����
����
����
����
����
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�� � �� � �� �� � �� � �� �� � �� ���
��
���
����
���
���
��
�� � �� � � �� � �� �� � �� � �� �
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1 Intensity (a.u.)Linear scale
time (fs)
���������
�����������������
��������
���������
24fs���
��������������
������
�����
�����
�����
���������������
����������������
����
�����
�����
��������������������������������
������
������
�����
�����
�����
��������������������������
�����������
����
��������
�����
�����
�����
��������������������������������
����
������
������
������
����������������������������������
����
������
�����������������
�����������
��������
�����
����
������
��������������
�����
����������������������������������������
������
������
����
������
����
������
���������������������
��������������
������
���������
������
�����
����
������
����
������
�������
�����������
���������
�����������
�����
��������
���������������������
������
�����
�����
�����
������
������
����
������
���������
�����
�����������
������
����
������
������
����������������������������
�����
������
������������������
�����
�����
�����
�����
����������
���������
������
�����
�����
�����
�����
������
�����������������
����
������
������
����������������������
���������
������
������
���������
�����������������������������
�����
����������
����
������
�����
�����
�����������
�����
������
������
����
�����
����
�������
����
�����
����
����������
����������
���������
�����������
���������
������������
��������
��������
��������
������������������������
������������������������
������������������������
������
������������������
���������
������
���������������������������
���������������
�� �� �� �� �� � �� � �� �� � �� � � �� � �� �� � ��
����
����
����
����
����
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�������������
����������
��������
��������������������
�����
����
�����������������
�������������������������������
��
�����������������������������
������
����
���������
�������������������������
���
��
����
���������������
���
���
��
����
���������
���������
�����������������
��������
�����������
����
����
������������������
������������
�����
������
������
������
����
�������������
��
�����������������
���������������������
������
����
��������
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
100
-400 -200 0 200 400time (fs)
Intensity (a.u.)Log scale
����
������
����
��������
����
��������
����
��������
����
����
������
����
����
������
����
����
����
����
����
����
������
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
����
�������������������������������������������
����
����
����
����
������������������������
����
����
����
������������
����
����
����
����
������������
����
����
����
����������������
�����������������
����
����������������
����
����
������������
����
����
����
��������������������
����
����
�����
�����
���������������������������������������������������������������������
����
����
����
����
��������������������
����
����
����
���������������������
����
����
����������������
������
����
��������������
����
��������������������
����
����
��������������������������
����
����
����
����
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����
�����������������
����
��������
����
��������
����
��������
����
����������������������������������������������������������������
����
��������
������
������������������������������������������������
����
����
����
������
����
����������������������������������������������������������������
����
����
����
����
������
����
����
����
����
����
����
����
����
������
����
������
����
����
����
����
������
����
����
����
����
����
��������
����
��������
����
�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����
����
����
������
������
������
����
����
����
����
����
����
����
������
������
������
����
����
����
����
����
����
������
������
������
����
����
����������������������������������������������������������������������������������������������������������
������
�����
����
����
����
����
����
�����
������
������
�����
����
����
����
����
����
�������������������������
����
����
������
������
����
������
����
��������������������
����
����������
�����
������
�����
����
������
����
����
����
�������������
����
������
����
����
����
������
������
�����������������������
������
�����
����
����
����
����
����
����
�����
������
������
�������
����
�����������������
����
����������
����
����
�����������
����
��������
����
����
�����
������
������
�����
����
����
����
��������������������������������
������
��������
������
����
������
����������
������
���������
����
����
����
�����������������
����
������
�����
�����������
����
����
�������������������
�����
����
����������
�����
������
������
�����
����
���������������������������������������������������
����
����
����
����������
�����
����
����
����������
����
����
������������������
����
����
����
����
������
������
������
����
����
����
������������
������
������
����
����
����
������
����
��������
������
���������
����
����
����
����������
������
���������������������������������������������������������������������
������
�����
����
����
����
����
����
���������������
����
����
����
����
�������������������������
����
��������
������
���������
����
��������������������������������������
����
����
����
����
����
����
������
������
������
����
����
����
����
����
����
����
���������
������
����
����
����
����
����
����
����
������
�����������������
����
����
����
���������������������
����
��������
������
������
����
����
����
�����������������������
����
����
������
����
�����������������������������������������
����
����
����
�����
�����������������������������������
����
����
�������������������������
����
���������������������������
����
����
����
������
������
����������������������������������������������������
����
����
����
����
����
�����
������
������
�������������������������������������������������������������������������
����
����
����
����
����
����
������
������
������
����
����
����
����
����
����
����
������
������
������
����
����
����
����
����
����
����
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
����������
����������
����������
������������
������������
������������
������������
��������
��������
����
����
����
��
��
��
��
��
����
��
��
����
����
��
����
����
��
����
����
��
����
����
����
����
����
����
��
����
����
����
����
����
����
����
����������������������������������������������������������������������������������������������������������������
740 760 780 800 820 840 860 880
��������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������
��
��
���������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������
���������������������������������������������������������������
����������������
input spectrum����������������
���������������� output spectrum
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
wavelength (nm)
���������
���������
����������������
�����������������������������
�����������������������������51nm
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
oscillator Dazzler amplifier compressorstretcher
La durée!
la chaine 100 TW TiSa du LOA
2,4 Joulesen
24 fs
100 TW
Vers l’enceinte expérimentale
f = 500 mmf = 50 mm
f = 500 mm
Shack-Hartmann32x32
Mesure de laSurface d’onde
laser Ti:Sa∅ = 55 mm, 2.5 J, 25 fs,
10 Hz
vide
air
Rmax800nm
Bouclede
Contreréaction
Miroirdéformable Chambre de
compression
Nécessité absolue d’imager le miroir sur le senseur
CORRECTION de SURFACE D’ONDE AU MOYEN D’UN MIROIR DEFORMABLECORRECTION de SURFACE D’ONDE AU MOYEN D’UN MIROIR DEFORMABLE
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
La tache Focale!
1022W/cm2
φ=.8µm
Aprés correction par Miroir déformable
Sans correction
Hercules: 1022W/cm2
a02=104
Record du monde
sur l’intensité?CLEO 2004
postdeadline session
Les plus hautes intensités sur cible sur Hercules(CUOS)
1.5 Joules en 30fs 50TW
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
La tache Focale!
• L’état de l’art des lasers TiSa ultra-intenses et les performances accessiblesaujourd’hui
• - La plus haute énergie après compression : 28 Joules (JAERI)
- Les impulsions les plus courtes (à très haute intensité) : 24 f s (LOA)
- Les tâches focales les plus petites : 5 x 10-9 cm2 (CUOS)
Donc il est potentiellement envisageable d’obtenir des intensités de l’ordre de
2. 1023 W/cm2 !
Les Lasers Titane Saphir à très haute intensité
et à haute cadence ( >10 Hertz)
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
• L’état de l’art des lasers TiSa ultra-intenses et les performances accessiblesaujourd’hui
• Les verrous technologiques associés à leur développement
- Le contraste temporel par rapport à l’ Emission Spontanée Amplifiée
- Les lasers nanoseconde de pompage à forte puissance moyenne
- Les homogénéisateurs de faisceaux de pompage
- Le lasage parasite transverse dans les amplificateurs finaux
- Les problèmes associés aux réseaux de compression (pollution,dielectriques)
• Les projets Petawatt Tisa et les perspectives d’application pour demain
- LASERIX, PROPULSE, etc….
Les Lasers Titane Saphir à très haute intensité
et à haute cadence
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Fond d’Emission
Spontanée Amplifiée
Pre-impulsions
Seuil d’ionisation
Ideal pulse
Experimental pulse
Limit of the
interaction regimesDéfauts introduits par
Les aberrations de la phase spectrale (temporelle)
108
1010
1012
1014
1016
1018
1020
10 100 1000 104
105
106
107
Inte
nsité
(W/c
m^2
)
Temps(fs)
Le contraste/ASE dans les lasers multi terawatt :Aujourd’hui le principal verrou pour la physique aux Hautes Intensités
LLC Laser CentreLund
Le programme européen SHARP:améliorer le contraste/ASE
1 0 - 1 4
1 0 - 1 2
1 0 - 1 0
1 0 - 8
1 0 - 6
1 0 - 4
1 0 - 2
1 0 0
- 1 1 0 4 - 8 0 0 0 - 6 0 0 0 - 4 0 0 0 - 2 0 0 0 0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0
P i 3 3 7 0 8
I n t e n s i t y ( a u )
Inte
ns
ity
(a
u)
D e la y ( f s )
12 ordres de grandeur avec 1 mJ (Φ= 10mm) résolution temporelle :50fs (optiques réflectives)
Sans faisceau
ω seulement2ω seulement
Noise level
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Quelle dynamique est il possible de mesurer?
Au moyen d’un cross corrélateur à échantillonage (ω+2ω 3ω)
9Double Miroirs plasma DPM
8SHG et amplification femtoseconde de puissance dans XeF
7Double CPA + Cellule de Pockels rapide (pilotée optiquement)
6 (pilotée électriquement)Cellule de Pockels rapide
5 Double CPA + Porte Kerr optique
4 Double CPA + Filtrage non linéaire (2)
3 OPCPA comme préamplificateur
2 Pré-amplification femtoseconde directe + filtre non lineaire au niveau µJ
Oscillator Pre-ampl Poweramplifier CompStretcher
nJ, 15fs 300ps mJ Few J J, 20-30fs
9 strategies pour améliorer le contraste/ASE dans les chaines CPA
1 Augmenter l’énergie des oscillateurs
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
λ/4 L1 : +1000mm
Inputbeam
Filtered beam
L2: +700 mmλ/4
x
y
Ex
Ey
– Ein = 850 µJ– Eout = 210 µJ
– ϕ3 = -200 000 fs3
– ϕ²= 7500 fs²⇒ efficacité 23 %
Rotation non linéaire de la biréfringence Anisotropie du χ(3) induite par la polarisation elliptique et l’ionisation de l’air
Oscillator
nJ, 15fs
4 Double CPA + Rotation de biréfringence NL
Stretcher
300ps
Pre-ampl
mJ
Poweramplifier Comp
Few J J, 20-30fs
StretcherCompNon linear
IBR
1rst CPA 2nd CPA
01x10
-9
1x10-8
1x10-7
1x10-6
1x10-5
1x10-4
1x10-3
1x10-2
1x10-1
1x100
Delay
Rel
ativ
e in
tens
ity
Input pulse Transmitted pulse
-30 -20 -10 10 20 30 ps
In Out
Amélioration duContraste > 100
Limited by
backkground level
Schéma multi passages jusqu’à 6 passages
Mode spatial parfaitMode spatial parfaitJusquJusqu’’àà 60% de 60% de ll’’éénergienergie dd’’entrentrééee
dansdans le le faisceaufaisceau nnééttoyttoyéé
Amélioration du contraste100≈1000 !
Principal défaut: forte SPM, qui entraine des fluctuations de durée
4 Double CPA + Rotation de biréfringence NL
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
-200 -100 0 10010 -1110 -1010 -910 -810 -710 -610 -510 -410 -310 -210 -1100
first stage(single CPA)second stage(Double CPA)
inte
nsity
[a.u
.]
delay [ps]
artifacts
leading trailingartifacts
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������������
-200 -100 0 10010 -1110 -1010 -910 -810 -710 -610 -510 -410 -310 -210 -1100
-200 -100 0 10010 -1110 -1010 -910 -810 -710 -610 -510 -410 -310 -210 -1100
first stage(single CPA)second stage(Double CPA)
inte
nsity
[a.u
.]
delay [ps]
artifacts
leading trailingartifacts
4 Double CPA + Génération de lumière à polarisation croisée (XPW)
Oscillator
nJ, 15fs
Stretcher
300ps
Pre-ampl
mJ
Poweramplifier Comp
Few J J, 20-30fs
StretcherCompNon linear
XPW
1rst CPA 2nd CPA
XPW : generation d’une onde polarisée orthogonalement l’anisotropie de χ(3) est une propriété intrinsèque du matériau
Efficacité de couplage : 20%Principe :
generation d’une onde polarisée orthogonalementParfaite adaptation de la vitesse de groupe (cristal isotrope)Procédé non résonnant ⇒ indépendant de la longueur d’onde
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
9 Double miroir à plasma (DPM)
Oscillator Pre-ampl Poweramplifier CompStretcher
nJ, 15fs 300ps mJ Few J J, 20-30fs
Plasma M
• Fluences entre 1 et 100 joules/ cm2
• Durée d’impulsion 60 fs à 6 ps• Excellent accord avec les résultats expérimentaux• Seuil de claquage• Distorsions de phase• Coefficient de réflexion
Principe de base• Une lame transparente est utilisée pour transmettre le faisceau
– A haut flux le claquage diélectrique génère un plasma et le coefficient de réflexionaugmente rapidement
– Le contraste de l’impulsion augmente dans le rapport entre le coefficient de réflexioninitial et final
• Un système multi miroirs augmente le rapport de contraste• Un traitement anti-reflets augmente le rapport de contraste• La polarisation S augmente le coefficient de réflexion
laser
1020
3040506070
0 10 100
quartz 60 fs
Ref
lect
ivity
[%]
Fluency [J/cm2]
Refl. Pic. Integrated ref
Code hydro.Code
Reflexion
Phys. Rev. E 69, 026402(2004)
Résumé des simulations
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
300
60
65%
70%
75%
80% 85% 90
60
0,40
1,02,0
3,5
50
100
150
200
250
1ps100fs10fs
Flue
nce
(J/c
m2 )
Durée de l’impulsion
Régime robuste
Régime à haute efficacité
Raidissement du front de montée
Phase
Reflect
ivité
Régimes utilisables en fonction de la fluence et de la durée des impulsions
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
9 Double miroir à plasma (DPM) (suite)
entrée
sortie
Miro
ir tra
nslat
able
Miroir translatable
1 joule, >> 1 mm2 spot, 100 j/cm2
15 c
m
Ouverture 1/150Longueur focale 10 metres
1 joule, 0.1 mm2 : 1 kj/cm2 sur le foyer
Quelques milliers de tirs par miroir
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40
1E-10
1E-8
1E-6
1E-4
0,01
1
Seuil de détection
Sans miroir plasmaAvec miroir plasma
Inte
nsité
Durée(ps)
Première expérience surUHI10
Sans MP
Avec MP
Experience Simulation
Simulation et mesure exp. Sur la cible finale
9 Double miroir à plasma (DPM) (suite)
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Sans miroirs plasma Avec le double miroir plasma
1019 w/cm2
Avec des fluences dans la gamme des mégajoule / cm2 (intensité relativiste) l’impulsion à fort contraste est réfléchie spéculairement
DPM
Trou vers le spectro XUV scr
een
La figure est reproductible
et prédite Par la simulation
Première expérience:
Champ proche réfléchi après interaction à haut flux
Simulation du champproche
Plus de 50% d’éfficacité Amélioration du contraste >4000Raidissement du front de montée
DPM
9 Double miroir à plasma (DPM) (fin)
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Ceramic LasersLes futurs développements pour des lasers de pompe de forte puissance moyenne
Les céramiques
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Le laser Mercury 100J à 10Hz (YbSFAP)
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Absorption cross section Emission cross section
Taux de répétition : 10 HzEnergie par impulsion ~100 JoulesQualité de faisceau: M2 < 2Pompage : pompage par diodes longitudinalDurée d’impulsion : deux possibilités <ps avec du Yb Verre, ns avec Yb:YAG
Le laser LUCIA 100J à 10Hz (YbYAG)
Les futurs développements pour des lasers de pompe de forte puissance moyenne
Les lasers Ytterbium Pompés par diodes
Le Le lasagelasage transverse transverse dansdans les les cristauxcristaux TiSaTiSa de grand de grand diamètrediamètre
Max-Born-InstitutZone pompée
Matériau absorbant + polymère pour adaptation d’indice
Optical axis
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Φ
e
Rapport d’aspect = Φ
e
Seuil d’apparition du Seuil d’apparition du lasagelasage transverse pour un barreau de transverse pour un barreau de TiSaTiSa
Max-Born-Institut
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Voir Poster Fabien Plé LIXAM
Solutions Solutions possiblespossibles
Cristaux avec un rapport d’aspect faible( << 0.8)
configuration empilement : saphir -Ti:Sa - saphir
Ouverture rectangulaire
Compromis entre refroidissement
Et matériau absorbant en périphérie
4
Liquid Cooling
Absorbingindexmatched polymer
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Les homogénéiseurs de faisceaux de pompeLes homogénéiseurs de faisceaux de pompe
à miroirs fragmentés
à matrices de micro lentilles
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Pollution des réseaux
En fonctionnement à 10 Hz l’efficacité totale du compresseurpasse de 70% à 50% en quelques jours
Vacuum compressor
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Decontamination des réseauxDecontamination des réseaux
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Nettoyage éfficace par un flux d’oxygène naissant mono- atomiqueObtenu par décharge RF (voir Jean Philippe Rousseau /LOA)
• L’état de l’art des lasers TiSa ultra-intenses et les performances accessiblesaujourd’hui
• Les verrous technologiques associés à leur développement
- Le contraste temporel par rapport à l’ Emission Spontanée Amplifiée
- Les lasers nanoseconde de pompage à forte puissance moyenne
- Les homogénéisateurs de faisceaux de pompage
- Le lasage parasite transverse dans les amplificateurs finaux
- Les problèmes associés aux réseaux de compression (pollution,dielectriques)
• Les projets Petawatt Tisa et les perspectives d’application pour demain
- LASERIX, PROPULSE, Le traitement des déchets radioactifs, etc….
Les Lasers Titane Saphir à très haute intensité
et à haute cadence
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
OscillatorTi:Sa
800nm∆λ : 5 à 40nm
> 1J10H
zÖffnerstretche
r
2×20J> 0.1HzD
AZZLER
COMPRESSORS
LasersNd:GlassEtot ≈ 100J
AMPLITiSa0.1Hz
PREAMPLI+
AMPLIS10Hz
LasersNd:YAGEtot > 10J
Commercial Commercial orderorderCommercial Commercial orderorder
2 x 10J> 0.1 Hz
50fs à 500ps
OU30J/30fS
= 1PW/0.1Hz
CompPW
LASERIX (LIXAM/LOA) Le premier Petawatt Ti/sa au monde à 0,1Hz
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
FEMTO 2004 Porquerolles 21 Septembre 2004
Pour PROPULSE et les projets de transmutation d’espèces radioactives
Rendez vous Jeudi soir à 21h à la table ronde:
Lasers femtosecondes et Grands Projets