Том 27, номер 04, статья № 12

Аннотация:

Разработана оптимальная схема системы «стретчер–компрессор» для использования в лазерных комплексах с параметрическим усилением чирпованных импульсов при пикосекундной накачке (∼ 100 пс), позволяющая реализовывать генерацию импульсов петаваттного уровня мощности длительностью < 10 фс с высоким контрастом и низким уровнем аберраций. Показано, что единственной безаберрационной конфигурацией стретчера, основанной на сферических зеркалах, является схема, состоящая из отражательного телескопа со сферическими зеркалами по схеме Оффнера и двух дифракционных решеток, одна из которых расположена в центре зеркал телескопа. Согласно результатам моделирования компрессор, состоящий из четырех пропускающих дифракционных решеток с апертурой 112 x 125 мм, толщиной 3 мм и набора чирпованных зеркал с апертурой 100 мм, вносящих суммарную дисперсию примерно –4500 фс², позволяет сжимать усиленные импульсы до спектрально ограниченной длительности < 10 фс и пиковой мощности ∼ 1 ПВт при величине В-интеграла, не превышающей единицы. Планируется использование разработанной системы «стретчер–компрессор» в петаваттном фемтосекундном лазерном комплексе, развиваемом в ИЛФ СО РАН.

Ключевые слова:

компрессор, стретчер, параметрическое усиление, фемтосекундные импульсы, ультрарелятивистская интенсивность

Список литературы:

1. Mourou G.A., Tajima T., Bulanov S.V. Optics in the relativistic regime // Rev. Mod. Phys. 2006. V. 78, N 2. P. 309–371.
2. Leemans W.P., Nagler B., Gonsalves A.J., Toth Cs., Nakamura K., Geddes C.G.R., Esarey E., Schroeder C.B., Hooker S.M. GeV electron beams from a centimetre-scale accelerator // Nature Physics. 2006. V. 2, N 10. P. 696–699.
3. Giambruno F., Radier C., Rey G., Cheriaux G. Design of a 10 PW (150 J/15 fs) peak power laser system with Ti:sapphire medium through spectral control // Appl. Opt. 2011. V. 50, N 17. P. 2617.
4. Lyachev A., Chekhlov O., Collier J., Clarke R.J., Galimberti M., Hernandez-Gomez C., Matousek P., Musgrave I., Neely D., Norreys P., Ross I., Tang Y., Winstone T., Wyborn B. The 10 PW OPCPA Vulcan Laser Upgrade // Advances in Optical Materials. 16–18 February 2011. Istanbul, Turkey. OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2011), paper HThE2.
5. Багаев С.Н., Пестряков Е.В., Трунов В.И. Эксаваттные лазерные системы – новый этап в развитии лазерной физики // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 10. С. 845–853.
6. Фролов С.А., Трунов В.И., Пестряков Е.В., Кирпичников А.В., Петров В.В. Оптимизация каскадов параметрического усиления петаваттной малопериодной лазерной системы на основе кристаллов BBO и LBO // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 3. С. 278–284.
7. Pestryakov E.V., Petrov V.V., Trunov V.I., Frolov S.A., Kirpichnikov A.V., Bagayev S.N., Kokh A.E. Design of high gain OPCPA for multiterawatt and petawatt class systems on large aperture LBO crystals // Proc. SPIE. 2011. V. 7994. P. 799425.
8. URL: http://www.horiba.com/scientific/products/diffraction-gratings/
9. URL: http://www.jenoptik.com/cms/products.nsf/0 / 2BBE3A68652D3ACFC125771C00459FCA / $File /pcg_en.pdf
10. URL: http://www.ultrafast-innovations.com
11. Zhang Z., Yagi T., Arisawa T. Ray-tracing model for stretcher dispersion calculation // Appl. Opt. 1997. V. 36, N 15. P. 3393–3399.
12. Suzuki A. Complete analysis of a two-mirror unit magnification system. Part 1 // Appl. Opt. 1983. V. 22, N 24. P. 3943–3949.
13. Suzuki A. Complete analysis of a two-mirror unit magnification system. Part 2 // Appl. Opt. 1983. V. 22, N 24. P. 3950–3956.
14. Cheriaux G., Rousseau P., Salin F., Chambaret J.P., Walker B., Dimauro L.F. Aberration-free stretcher design for ultrashort-pulse amplification // Opt. Lett. 1996. V. 21, N 6. P. 414–416.
15. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1975. 720 с.
16. Luke D.R., Burke J.V., Lyon R.G. Optical wavefront reconstruction: theory and numerical methods // SIAM Rev. 2002. V. 44, N 2. P. 169–224.
17. Antonetti A., Blasco F., Chambaret J.P., Cheriaux G., Darpentigny G., Le Blanc C., Rousseau P., Ranc S., Rey G., Salin F. A laser system producing 5  1019 W/cm2 at 10 Hz // Appl. Phys. B. 1997. V. 65, N 2. P. 197–204.
18. Hong K.-H., Hou B., Nees J.A., Power E., Mourou G.A. Generation and measurement of > 108 intensity contrast ratio in a relativistic kHz chirped-pulse amplified laser // Appl. Phys. B. 2005. V. 81, N 4. P. 447–457.
19. URL: www.fastlite.com/file/spec-uhr-650-1100-rev2012-2.pdf
20. URL: http://www.northropgrumman.com / BusinessVentures / AOAXinetics / IntelligentOptics / Products / Pages / SurfaceNormalMirrors.aspx