Point d`avancement de la Conception d`ensemble PETAL

Point d’avancement
de la Conception d’ensemble PETAL
Conseil Scientifique 16 janvier 2007
L’équipe PETAL
et
C. Sauteret*, S. Montant**
* LULI, ** CELIA
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
Date :16/01/07
1
Performances attendues
3,6 kJ – 500 fs – 7,2 PW
Intensité de 1021 W/cm²
Contraste temporel : C < 10 -7
Contraste
1,0E+00
1,0E-02
1,0E-04
1,0E-06
Impulsion
Contraste court CC
1,0E-08
Contraste Long CL
1,0E-10
1,0E-12
1,0E-14
1,0E-16
0 1
2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Temps (ps)
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
Date :16/01/07
2
Plan de l’exposé
• Performances Pilote
• Chromatisme
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
Date :16/01/07
3
L’amplification dans la chaîne de type LIL
• Section amplificatrice :
Architecture LIL en 4 passages
Disques amplificateurs : verres Nd:phosphate
Taille du faisceau : 33.7 x 33.7 cm²
miroir
Déformable
Demi-tour
Filtrage
spatial
de cavité
Injection
Miroirs de Transport
Filtrage spatial de
transport
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
Date :16/01/07
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Simulations Miró
→ 16 plaques amplificatrices
Energie
d’entrée
E = 44mJ
Sortie étireur
T = 8,96ns
∆λ = 16nm
Sortie de la chaîne Paramètres sur cible
τ = 486 fs
∆λ = 3,14 nm
B = 1,49 rad
E = 3,605 kJ
P = 7,4PW
T = 1,75ns
∆λ = 3,13nm
E = 6,258kJ
Spécifs pilote
B < 1,5 rad
Intégrale-B (rad)
Energie de sortie (kJ)
Équivalent à 500 fs
6
5
4
3
2
1
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Énergie d ’entrée (mJ)
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
2,5
2
1,5
1
0,5
0
20
40
60
80
100
Energie d ’entrée (mJ)
Date :16/01/07
5
Performances requises pour le pilote
•
Spécifications en sortie du pilote
– Energie : > 100mJ à 1053 nm
– Largeur spectrale : 16 nm (8 nm)
– Coupure spectrale : 16 nm
– Durée d’impulsion : 9 ns (4,5 ns)
– Profil spatial :
Section carrée, profil creusé avec obturations
– Taux de répétition : monocoup
– Intégrale B = 0
•
Contraintes
– Horloge compatible avec la LIL (155,52 MHz) pour la
synchronisation
– MPA – PETAL : volume et interfaces proches de ceux du MPA LIL
ou LMJ
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
Date :16/01/07
6
Pilote PETAL : domaine de fonctionnement
Spectre
Profil temporel
10-7
16 nm
Performances en sortie*
Einj(mJ)
Pilote
∆λ (nm)
ESA(kJ)
B (rad)
Compresseur τ (fs)
Contraste à -7 ps
SA
8,96 ns @ 16 nm
44
4,48 ns @ 8 nm
20
-55%
3,12
6,271
1,49
491
3,16
6,272
1,49
520
+7%
10
-7
qq 10
-13
Les modifications des performances sont minimes :
unN.fonctionnement
entre ces 2 points
est acceptable !
DLP/SCAL/LSL
Blanchot
Date :16/01/07
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Plan de l’exposé
• Performances Pilote
• Chromatisme
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
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Le chromastime longitudinal ou aberration chromatique
Vision impulsion courte
Optique géométrique
∆ écart abérrant
∆z
S.O. et
S. equi-énergie
Lentille
réfractive
Tr
PETAL : 1520 fs pour 500 fs
Impact important :
effet en 3D (X, Y, t)
Avec dispersion
Sans dispersion
PETAL :
Imax / 8
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
Date :16/01/07
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Méthode de correction : CROCO
• Composant diffractif : type réseau focalisant LIL
dispersion ≠ aux lentilles réfractives → solution retenue
Vue de face
Ldiff
• Retard à corriger :
Tr = m λ/c = 1,5 ps → m = 433 traits
Nbre de traits couverts x période de l’onde
*J. Néauport et al., "Chromatism compensation of the PETAL multi-petawatt high energy laser,"
Appl. Opt. 46, (mars 2007)
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
Date :16/01/07
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Elément correcteur : 2 composants dans le ½ tour
d
• Ldiff :
fdiff = 2,523 m
• Ldiv : puissance nulle, f div= d -2,523 m
CROCO
5022.8 mm
Ldiff
Ldiv
Correcteur de chromatisme
Mdt2
MdT2
480
.01
mm
Ldiff
Implantation
dans le ½ tour
149
2.3
9
LdT
LdT2
M2
M2
mm
Ldt
3500 mm
FST
MdT1
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
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Test sur Alisé
Lentille de Fresnel diffractive :
• f = 1500 mm
• Tdiff = 1 ps, pour 60 mm d’ouverture
*C. Rouyer et al., « Delay interferometric single shot measurement of a Petawatt class laser longitudinal chromatism corrector »,
Optic express.,accepté pour publication janvier 2007.
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
Date :16/01/07
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Résultats expérimentaux
Lentille diffractive
Alisé + lentille réfractive
T1 = 109 fs
1D-FFT
T2= - 903 fs
1D-FFT
Tdiff *= - 980 fs
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
* Tdiff =T
2-T1+Tref
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Publications PETAL
1.
E. Hugonnot, J. Luce, and H. Coïc, "Optical parametric chirped-pulse amplifier and spatiotemporal
shaping for a petawatt laser", Appl. Opt. 45, 377-382 (2006)
2.
N. Bonod and J. Néauport, "Optical performance and laser induced damage threshold improvement of
diffraction gratings used as compressors in ultra high intensity lasers", Opt. Commun. 260, 649-655
(2006)
3.
N. Blanchot, G. Marre, J. Néauport, E. Sibé, C. Rouyer, S. Montant, A. Cotel, C. Le Blanc, and C.
Sauteret, "Synthetic aperture compression scheme for Multi-Petawatt High Energy laser", Appl. Opt. 45,
6013-6021 (2006)
4.
S. Mousset, C. Rouyer, G. Marre, N. Blanchot, S. Montant and B. Wattellier, "Piston measurement by
quadriwave lateral shearing interferometry", Opt. Lett. 31, 2634-2636 (2006)
5.
S. Montant, G. Marre, N. Blanchot, C. Rouyer, L. Videau and C. Sauteret, "3D numerical model for a focal
plane view in case of mosaic grating compressor for high energy CPA chain", Opt. Express 14, 1253212545 (2006)
6.
J. Néauport, N. Blanchot, C. Rouyer, and C. Sauteret, "Chromatism compensation of the PETAL multipetawatt high energy laser," Appl. Opt. 46, (mars 2007)
7.
C. Rouyer, N. Blanchot, J. Néauport, and C. Sauteret, "Delay interferometric single shot measurement of
a petawatt-class laser longitudinal chromatism corrector," Opt. Express, accepté en janvier 2007
DLP/SCAL/LSL N. Blanchot
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