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Dioden-gepumpte Festkörperlaser mit Spitzenleistungen von 100 TW bis 1 PW

Das POLARIS-System am HI-Jena ist derzeit das weltweit einzige, vollständig Dioden-gepumpte Lasersystem, das Puls-Spitzenleistungen von bis zu 200 TW erzeugt und für Experimente mit hohen Spitzenintensitäten verwendet werden kann. Mit diesem System werden – zusätzlich zu den JETI40 und JETI200-Lasersystemen – zahlreiche Experimente zur Laser-Teilchenbeschleunigung am HI-Jena durchgeführt.

Um den ständig wachsenden Anforderungen gerecht zu werden, die von Experimenten an die Lasersysteme gestellt werden, ist POLARIS parallel zum Experimentierbetrieb eine einzigartige Entwicklungsplattform, um die diesem System zu Grunde liegende Lasertechnologie weiter zu entwickeln. Neben der kontinuierlichen Entwicklung von Methoden zur Kontrastverbesserung wird zur weiteren Steigerung der im Experiment zur Verfügung stehenden Spitzenleistung an der Weiterentwicklung einzelner Verstärkerstufen gearbeitet. Konkret wird hier an der Verbesserung der Ausgangsenergie, der Stabilität und der Manipulation der spektralen Verstärkungsfunktion geforscht. Die Optimierung und Verkleinerung der für Hochleistungslaser benötigten Strecker-Kompressor Systeme ist ebenfalls Forschungsgegenstand. Hierbei wird beispielsweise eine neuartige Strecker-Verstärker-Anordnung zur gleichzeitigen Streckung und Verstärkung von Laserpulsen untersucht und kontinuierlich weiterentwickelt.

Zusätzlich werden in getrennten Aufbauten Methoden der kryogenen Kühlung für die einzelnen Verstärkerstufen entwickelt und getestet. Diese haben das Ziel, die Effizienz des gesamten Systems aber auch die Wiederholrate der erzeugten Laserpulse signifikant zu erhöhen.

Die an POLARIS entwickelten Technologien können anschließend auf ähnliche Systeme übertragen werden, wie sie innerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft derzeit am HZDR entstehen und für mögliche Helmholtz-Beamlines an FAIR und am X-FEL geplant werden.

Pumpdioden der finalen Verstärkerstufe des POLARIS-Lasers.
Pumpdioden der finalen Verstärkerstufe des POLARIS-Lasers.