OPCPA sur l installation ALISE

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Maximilien Desjardins
il y a 7 ans
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1 OPCPA sur l installation ALISE ennerat, A. Nelet, J. Fils, N. Blanchot, E. Hugonnot, oic, J. Luce, E. Couturier, C. Rouyer -CESTA DLP reysz versité de Bordeaux I, CPMOH illate versité de Bordeaux I, CELIA 1

installation Salles Haut flux Salle xpériences Pilotes

2 Plan de l installation laser ALISE Activités Laser ImpulSionnelles pour les Études Poste de conduite d installation Salles Haut flux Salle xpériences Pilotes fonctionnel e études anc d énergie Hall d amplification Développement pilote LMJ Salle 10 2

3 Caractéristiques de l installation ALISE Trois sources laser = pilotes : Source monomode ns type LIL/LMJ avec mise en forme temporelle et modulateur de pha Source fs étireur d impulsions Source multimode lissée par fibre optique Une chaîne laser Amplificateurs à verre phosphate dopé au néodyme : 3 -φ 50, 2- φ 94, 1- φ 150mm Energie maximale E max = 200 J sur φ 90 mm Trois zones d expérience Salle d expérience avec chambre d expérience et caisson de compression sous vide pour expériences d interaction laser-matière : impulsions ns & fs Salle haut flux avec 3 bancs expérimentaux Salle de développement et études de physique du laser 3

4 HALL LASER Salle d expérience SALLE PILOTE 4

5 Le pilote fonctionnel femtoseconde Oscillateur femtoseconde 100 fs Etireur 100 fs 1 ns Amplificateur régénératif ité Ti:Sa pompée par un laser argon gueur d onde centrale geur spectrale geur temporelle quence de répétition rgie par impulsion : 1053 nm : 16 nm : 100 fs : 76 MHz : 2 nj 5

6 Le pilote fonctionnel femtoseconde Oscillateur femtoseconde 100 fs Etireur 4 pass 100 fs 1 ns Amplificateur régénératif aisceau mergent 8 Coin de cube Dièdre Durée d impulsion : 1,5 ns Energie par impulsion : 100 pj Longueur d onde centrale : 1053 nm Largeur spectrale : 16 nm Fréquence de répétition : 76 MHz 1 Miroir u Télescope Sortie Entrée Réseau Coin de cube Dièdre d 9,6 9,6 f N=1740 traits/mm N=1740 tra 6 2f f - d

7 Le pilote fonctionnel femtoseconde Oscillateur femtoseconde 100 fs Etireur 4 pass 100 fs 1 ns Amplificateur régénératif Cristal de Ti:Sa pompé par un laser Nd:YAG doublé en fréquence à 532 nm 532 nm Cristal Ti:saphir 1,053 µm 1,053 µm δ=1 532 nm Durée d impulsion : 1,5 ns Energie par impulsion : 2,5 mj Longueur d onde centrale : 1053 nm Largeur spectrale : 12 nm Fréquence de répétition : 10 Hz 7

8 l laser 8

9 Chaîne laser FS Phebus 3 amplis 50 mm Phebus 3 CPs 50 mm Phe F 150 mm Phebus FS oc 1 ampli 150 mm Phebus 2 amplis 94 mm Phebus aîne de puissance : chitecture standard en ligne, agerie confocale RF 94 mm Phebus 9

10 Performances actuelles de la chaîne laser λ=12nm, étirée à τ=1,5 ns E=2,0 mj, B=0 λ= 3,3nm, τ=420ps E=43 J, B=0,75 x 4 x 7 Gain spectre large x 11 x 14 x 6 λ=3,9n τ=490 E=2,5 J B=0,26 x 16 Durée d impulsion recomprimée > 450 fs Puissance crête potentielle < 240 TW Etat actuel : 90 J non recomprimé, 3,5nm λ=3,2 τ=40 E=110 B=1,5 10

11 Montée en puissance crête La faible largeur spectrale de gain des amplificateurs laser entraîne un rétrécissement spectral de l impulsion limitant le potentiel de recompression temporelle un raccourcissement de l impulsion à dérive de fréquence qui pose une limite en énergie liée à l effet Kerr (intégrale de rupture B<1,5) Problématique : pré-compenser le rétrécissement spectral dans le premier bras de la chaîne en agissant sur le spectre au niveau du pilote. Quel gain en puissance crête? Quelles méthodes de mise en forme spectrale? 11

12 Simulations MIRÒ 12

13 Exemple de mise en forme spectrale Avant filtrage Après filtrage Energie [ua] Sortie Bras n 1 /1000 Sortie de chaîne / longueur d'onde [nm] ée de chaîne: 20 mj/1,5ns/12nm (av. filtrage); 9 mj ap. filtrage ie : 190 J/675ps/5,3 nm B=1,5 (au lieu de 110 J/440ps/3,2 nm B=1,5) potentiel > 2,8 en puissance crête (> 680 TW pour 280 fs!) 13

14 Méthodes de mise en forme spectrale Filtrage passif dans ligne à dispersion nulle suppose une amplification préalable vers mj Amplification sélective par insertion d OPCPA au pilote 3000 cristaux multiples à accord de phase décalé 2500 Intensity (au) BBO1 BBO2 Cf E. Hugonnot, E. Freysz vers 800nm au CPMOH Wavelength (nm) PPLN/PPKTP multi-période mise en forme temporelle de la pompe (200ps) exploitation de la saturation de gain et du doublement de fréquence parasite... 14

15 Saturation et doublement de fréquence BO de 18mm à accord de phase collinéaire, ompe top-hat à profil temporel carré de 5ns, 100 mj ignal à dérive de fréquence 0,5 mj, 1,5ns, 12 nm imulations spatio-temporelles avec diffraction anisotrope 15

16 Travaux en cours ou prévus Mise en place d un laser de pompe spécifique cavité régénérative avec lame de phase pilote monomode fibré type LIL/LMJ avec mise en forme temporelle programmable (200 ps) gamme d énergie : 100 mj à 526nm, qq ns, 0,1 Hz Etude multiparamétrique de l amplification à saturation à la dégénérescence dans BBO, LBO, KDP, interférométrie spectrale... Comparaison théorique et expérimentale de différents procédés de mise en forme spectrale Implantation dans pilote fonctionnel Alisé et démonstration sur chaîne et OPCPA de forte énergie pompé par Alisé monomode. 16

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