Polaris (Laser)
Hochleistungslaser Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
POLARIS – Petawatt Optical Laser Amplifier for Radiation Intensive ExperimentS ist ein Hochleistungslaser und gemeinsames Forschungsprojekt der Physikalisch-Astronomischen Fakultät an der Universität Jena und des Helmholtz-Instituts Jena (HI-Jena).
POLARIS ist das weltweit einzige, vollständig Dioden-gepumpte Lasersystem, das Pulsspitzenleistungen von 200 TW[1] erzeugen und für Experimente mit hohen Intensitäten verwendet werden kann. Mit POLARIS werden am HI-Jena insbesondere Experimente zur Laser-Teilchenbeschleunigung durchgeführt.
Frontendlabor
Blick in den Strecker
Der dritte Verstärker
Der vierte Verstärker
Verstärkungsmedium
Skizze des fünften Verstärkers
Kompressorlabor
Targetlabor
Das Lasersystem ist auf einer Laborfläche von insgesamt 250 m² aufgebaut. Hier werden die Laserpulse in einem Oszillator erzeugt, zeitlich gestreckt, dann um mehr als 10 Größenordnungen in ihrer Energie verstärkt und schließlich wieder zeitlich komprimiert. Anschließend werden sie im Experimentierbereich mit einem Parabolspiegel fokussiert, so dass sie dann für hochintensive Experimente zur Verfügung stehen.
Um die Pulse mit einer Pulsdauer von 100 fs effizient verstärken zu können, ist POLARIS nach dem Prinzip der Chirped-Pulse Amplification (CPA)[2] aufgebaut. Es verfügt neben fünf Laser-Verstärkern über ein Strecker-Kompressor-System mit der Besonderheit eines sogenannten Mosaik-Gitter-Kompressors.[3] Als aktives Medium werden Ytterbium-dotiertes Fluorid-Phosphatglas und CaF2 verwendet, das durch Hochleistungslaserdioden mit einer Wellenlänge von 940 nm gepumpt wird. Das Glas wurde vom Otto-Schott-Institut in Jena speziell für POLARIS entwickelt. POLARIS erzeugt Laserpulse mit einer Zentralwellenlänge von 1030 nm und einer Bandbreite von 19 nm (FWHM). Um das aktive Medium zwischen den einzelnen Pulsen effizient kühlen zu können, werden die Laserpulse mit einer Wiederholrate von 1/50 Hz erzeugt.
Aktuell können mit POLARIS Laserpulse mit einer Pulsenergie von 54 J[4] vor dem Kompressor erzeugt werden. Nach dem Kompressor werden Laserpulse mit mehr als 17 J Pulsenergie in einer Pulsdauer von weniger als 100 fs routinemäßig im Experiment eingesetzt.
Durch die Verwendung von adaptiver Optik erreichen die Intensitäten im Fokus die Größenordnung von 1021 W/cm2. Der zeitliche Intensitätskontrast der Laserpulse beträgt aktuell bis zu 10−13 für die verstärkte spontane Emission (ASE). Der für erfolgreiche Experimente zur Teilchenbeschleunigung sehr wichtige zeitliche Intensitätskontrast ist ebenso wie die Erhöhung der verfügbaren Pulsenergie ein wesentlicher Gegenstand der Weiterentwicklung des Lasersystems.[5]
- PHELIX – Hochenergielaser am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt
Commons: POLARIS – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
- A. Kessler u. a.: 16.6 J chirped femtosecond laser pulses from a diode-pumped Yb:CaF2 amplifier In: Optics Letters Vol. 39, Issue 6, pp. 1333–1336 (2014), doi:10.1364/OL.39.001333
- M. Hornung u. a.: High-intensity, high-contrast laser pulses generated from the fully diode-pumped Yb:glass laser system POLARIS In: Optics Letters Vol. 38, Issue 5, pp. 718–720 (2013), doi:10.1364/OL.38.000718
- M. Hornung u. a.: The all-diode-pumped laser system POLARIS – an experimentalist’s tool generating ultra-high contrast pulses with high energy In: High Power Laser Science and Engineering Volume 2 / 2014, e20, doi:10.1017/hpl.2014.26
- J. Hein u. a.: POLARIS: An All Diode-Pumped Ultrahigh Peak Power Laser for High Repetition Rates In: Lasers and Nuclei: Applications of Ultrahigh Intensity Lasers in Nuclear Science, Hrsg.: Heinrich Schwoerer, Joseph Magill, Burgard Beleites, S. 47–66
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
