Y.Ayoul, O.Bekka, C. Brusseau, L. Meignien, S.Mennerat , JM.Morchain, S.Savalle, W.Thai, JP.Zou

Revue technique LULI2000, 25 février 2013

Installation LULI2000

Chaîne Bleue

1

Faisceau sonde 50J (Chaîne bleue)

2

Mise en exploitation: Juillet 2011

Amplificateur à barreaux Nd:verre

Ligne à retard ±40ns

Oscillateur nanoseconde partagé avec les chaînes kJ

Energie 50J @ ω et 25J @ 2ω

Alignement et archivage intégrés au système de command contrôle

oscillateur ns 0.5 – 5 ns

Ligne à retard±40ns

Amplification à

double passage

Chaîne laser Salle Oscillateurs

Préamp F9 mm

Préamp F16 mm

4 amplis F90 mm

Préamp F25 mm

Energie: 1,0 mJ

Energie: 4,0 mJ

Energie: 400 mJ

Energie: 7 J

Energie en sortie: 50 J

Chaîne amplificatrice Hall Laser

3

AB90_04 AB90_03 AB90_02 AB90_01

AB25_01 AB16_01

Trou F8mm

SA0

SA01

SA02

SA03

SAfc

AB: Amplificateur à Barreau SA: Senseur Alignement

RF

RF: Rotateur de Faraday

FS08_08FS16_25QR

QR: Quartz Rotatoire

FS: Filtre SpatialPO: Polariseur

FS25_90

FS90_90

FS90_EX

QR90_01QR90_02

PO90_01PO90_02PO90_03

MM08_01

MM08_02

MM90_01

MM90_02

MM90_03

MM: Miroir

Amplification à double passage et anti-retour

– Rotation de polarisation rectiligne (RF entre polariseur)– Multiplexage angulaire

4

C2S: Synoptique Chaîne Bleue

5

Exploitation Chaîne bleue

• Remise en exploitation: juillet à décembre 2012• Energie limitée à 50J @ ω • Optimisation synchro du RF• Optimisation du contraste du RF• Optimisation du gain de la chaîne• Nouvel archivage de la chaîne bleue:

– Profil spatial champ proche (frontal DSJ) – Profil spatial champ lointain (DRB)– Mesure d’énergie (DEJ)– Profil temporel en fin de chaîne (DTH)

6

Maintenance 2012

• Composants optiques remplacés en 2012

7

AB90_04 AB90_03 AB90_02 AB90_01

SA0

RF

QR90_01

PO90_01PO90_02PO90_03

MM90_03Lentille sortie FS90_90

SCHEMA DE BASE (RAPPEL)

8

AMELIORATIONS : R = 99 % S + P

Perte 50 % !!

9

AMELIORATIONS : R = 99 % i = 0°

Lame de prélèvement et R max

Franges dues à la lameDécalage faisceau

R 99 % et R max

Plus de franges dues à la lame !Pas de décalage du faisceau

10

COMMANDES LULI 2000 ANNEE 2012

N° commande Objet Fournisseur Nomenclature Montant12-6002 Matière pour lentilles Optaris E5 03 6015,0012-6003 Repolissage miroirs Ø 200 CVI-Melles Griot E5 22 3920,0012-6005 Repolissage Ø 208 Ardop E5 22 16000,0012-6006 Lentilles senseurs CVI-Melles Griot E5 22 20000,0012-6009 Quartz rotatoires Ardop E5 22 11000,0012-6010 Miroirs Ø 180 CVI-Melles Griot E5 22 4020,0012-6012 Miroirs Ø 150 Laser Components E5 22 3060,0012-6013 Traitement AR Tofico E5 22 640,0012-6016 Lentilles f = 3 m CVI-Melles Griot E5 22 9000,0012-6017 Repolissage Faraday Fichou E5 22 2390,0012-6019 Lentilles FS Comp CVI-Melles Griot E5 03 5480,0012-6020 Hublots de cloison Fichou E5 03 7020,0012-6021 Lentilles FSkJ CVI-Melles Griot E5 03 37800,0012-6022 Ethanol absolu VWR 250,0012-6024 Quartz rotatoires Fichou E5 22 11650,0012-6025 Lentilles FSkJ CVI-Melles Griot E5 03 19600,0012-6026 Miroir R = 99 % Opton E5 22 9500,00

167345,00

11

Optimisation de la synchro du RF – Calage du pic de tension appliquée sur RF par

rapport à la synchro de l’impulsion laser

12

Avant calage synchro Après calage synchro

Synchro électrique

Impulsion laserSur photodiode

Ceinture Rogowski

Ceinture Rogowski

Rotateur de FaradayPhotodiode

Mesure contraste du RF

– Mesures d’énergie après les polariseurs PO-90-02 et PO-90-03 pour différentes tensions appliquées sur le RF (polarisation de la tension en inverse pour obtenir l’extinction sur TIR)

13

12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 170

1

2

3

4

5

6

Tension signal photodiode (mV)

Tension signal photodiode (mV)

Tension mesurée (kV)

Tens

ion

de la

pho

totio

de (m

V)

Mesure de perte d’énergie après double passage AB90

– Mesures d’énergie rejetée sur TIR 50 J par le polariseur PO-90-03 (calo sur dans le faisceau réfléchi)

14

20 25 30 35 40 45 50 55 600.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%

Pourcentage d'énergierejetée sur PO-90-03

Energie en fin de chaîne (en J)

Prop

ortio

n én

egie

reje

tée

par P

O-9

0-03

Changement du verre Faraday

15

Profil fin de chaîne avec ancien verre Faraday

Tir laser 12_12_10_11_18 (énergie 33 J)

Profil fin de chaîne avec nouveau verre Faraday

Tir laser 12_12_12_10_47 (énergie 51 J)

Optimisation de l’alignement

• Influence de la polarisation sur les gains de la chaîne (optimisation de l’angle des QR)

16

1) - Avant optimisation

3 3.5 4 4.5 5 5.50.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

Energie chaîne bleue avant ré-alignement (sem 49)

Energie entrée Hall (mJ)

Ener

gie

fin d

e ch

aîne

(J)

2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

Energie chaîne bleue après ré-alignement (sem 50)

Energie entrée Hall (mJ)

Ener

gie

fin d

e ch

aîne

(J)

2)- Après optimisation des Quartz Rotatoire (polarisation)

Optimisation de l’alignement

• Optimisation de l’alignement dans le double- passage AB90.

17

3 3.5 4 4.5 5 5.50.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

Energie chaîne bleue avant ré-alignement (sem 49)

Energie entrée Hall (mJ)

Ener

gie

fin d

e ch

aîne

(J)

0 1 2 3 4 5 60.005.00

10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.00

Energie chaîne bleue après ré-alignement (sem 51)

Energie entrée Hall (mJ)

Ener

gie

fin d

e ch

aîne

(J)

Archivage

• Profil spatial fin de chaîne (frontal DSJ)

• Profil temporel fin de chaîne (frontal DTH)

18

0 50 100 150 200 250-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Profil d'impulsion fin de chaîne

Bilan d’exploitation• Evolution de la chaîne en 2012 Comparaison Fluctuation d’énergie en fin de chaîne

19

0 5 10 15 20 25 300

20

40

60

80

100

120

Fluctuation d'énergie (fév 2012)

Tirs campagne 11-PS-F01

Ener

gie

fin d

e ch

aîne

(J)

0 10 20 30 40 50 60 700

10

20

30

40

50

60

Fluctuation d'énergie (déc 2012)

Tirs campagne 12-NS-F03En

ergi

e fin

de

chaî

ne (J

)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450123456

Fluctuations énergie pilote

Tirs campagne 12-NS-F03

Ener

gie

pilo

te (e

n m

Japr

ès

préa

mpl

i)

Propositions d’amélioration

• Amélioration de la répétabilité d’alignement– Ajout d’une visualisation CL au pilote (améliorer l’alignement dans le pré-ampli 9mm)– Ajout d’une visualisation CL dans SA01(amélioration de l’alignement dans les barreaux 16 et 25

mm)– Ajout d’une visualisation CL dans SA03(amélioration de l’alignement dans les barreaux 90 mm)

• Remplacement des caméras analogiques par des caméras numériques dans SADFC

20

Amélioration de l’alignement(pilote et Hall laser)

21

Amélioration de la répétabilité d’alignement– Nouvelles caméras numériques pour la visualisation des champs lointains

• Ajout d’une visualisation CL au pilote (améliorer l’alignement dans le pré-ampli 9mm)• Ajout d’une visualisation CL dans SA01 (amélioration de l’alignement dans les barreaux 16 et 25 mm)• Ajout d’une visualisation CL dans SA03 (amélioration de l’alignement dans les barreaux 90 mm)

– Remplacement des caméras analogiques par des caméras numériques dans SADFC

SA01: Ajout CL (numérique) modification CP

SA02: Ajout CL (numérique) modification CP

Modification SADfc:CL et CP analogiques par des caméras numériques