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JETi200Jenaer Titan:Saphir 200 Terawatt Laser System

Der JETi200 ist ein kommerzielles, Titan:Saphir-basiertes Lasersystem mit über 200 TW Spitzenleistung. Die Laserpulse verfügen über eine Energie von 4 J bei einer Pulsdauer von 17 fs und können mittels Paraboloidspiegeln auf Intensitäten von mehr als 1021 W/cm2 fokussiert werden.

Mit solch kurzen Pulsen lassen sich Elektronenpakete auf relativistische Energien beschleunigen und Röntgenstrahlung in Form hoher Oberflächenharmonischer erzeugen. Daneben können neuartige, auf ultradünnen Folien und Tröpfchentargets beruhende Beschleunigerkonzepte für Protonen und Ionen untersucht werden. Für diese Experimente muss der zeitliche Intensitätskontrast so steil sein, dass das Target nicht bereits vor dem Eintreffen der Pulsspitze in den Plasmazustand übergeht. JETi200 nutzt deshalb die gestreckte Pulsverstärkung (CPA) in zwei Stufen. Zunächst werden die gestreckten Laserpulse auf 1 mJ verstärkt und auf eine Pulsdauer von weniger als 30 fs komprimiert. Danach optimiert ein nichtlinearer Filter durch die Erzeugung kreuzpolarisierter Wellen (XPW) den Zeitkontrast und verbreitert gleichzeitig das Pulsspektrum. Diese Pulse werden wiederum gestreckt und in einer zweiten CPA-Stufe erneut verstärkt. Dabei wird die spektrale Breite von mehr als 100 nm durch geeignete Formung des Laserspektrums beibehalten. Abschließend komprimiert das System die Pulse, jetzt mit einer Energie von 5,6 J, auf 17 fs Pulslänge. Über einen Plasmaspiegel kann der zeitliche Kontrast noch weiter erhöht werden, sodass ein ASE-Anteil von weniger als 10-13 und eine relative Vorpuls-Intensität von unter 10-10 erreicht werden kann. Ein adaptiver Spiegel dient zur Entfernung von Wellenfront-Aberrationen aus dem Strahl. Der Fokus kann danach bis zum Beugungslimit verkleinert oder entsprechend der experimentellen Anforderungen geformt werden.

Experimente an JETi200 werden in zwei Strahlenschutzbereichen durchgeführt, die für höchste Intensitäten bzw. große Fokuslängen optimiert sind. Letztere verfügt zusätzlich über einen Few-Cycle-Probe-Strahl, der Probe-Pulse mit einer Pulsdauer von weniger als 4 fs synchron zum 17 fs-Pump-Puls ausgibt.