Erzeugung und zeitliche Streckung kontrast-optimierter Seed-Pulse für Hochintensitätslaser bei 1030 nm

Seit der Einführung des Prinzips der chirped-pulse amplification (CPA) und der damit verbundenen Möglichkeit ultra-kurze Pulse im Femtosekunden-Bereich mit hohen Energien zu erzeugen, konnten mit Laserpulsen immer höhere Spitzenintensitäten bis über 1021 W/cm2 hinaus erzielt werden. Da bereits bei um mehrere Größenordnungen geringeren Intensitäten Wechselwirkungsprozesse zwischen Licht und Materie auftreten, welche z.B. den Prozess der Laser-Teilchenbeschleunigung beeinflussen oder stören können, muss insbesondere das dem Laserpuls vorauseilende Licht, z.B. verursacht durch verstärkte Spontanemission oder Pulsreplika, eine möglichst niedrige Intensität aufweisen. Das Verhältnis der Intensität solcher Signale zur Intensität des eigentlichen Laserpulses wird als der zeitliche Intensitätskontrast bezeichnet. Nach einem einleitenden Kapitel über die Grundlagen ultra-kurzer Laserpulse, zeigt der erste Teil dieser Arbeit die Verringerung der Intensität dieser störenden zeitlichen Signale und damit die Verbesserung des Intensitätskontrastes um mehrere Größenordnungen am Beispiel des vollständig dioden-gepumpten Hochintensitätslaser POLARIS, mit dessen Pulsen bei einer Wellenlänge von 1030 nm Spitzenintensitäten über 1021 W/cm2 erreicht werden können. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird gezeigt wie durch die Integration eines Streckers in einen Regenerativverstärker Femtosekunden-Pulse bis auf Nanosekunden gestreckt werden und damit dieses Prinzip der intrakavitären Streckung erstmals auf Lasersysteme der Petawatt-Klasse angewendet werden kann. Nach einer theoretischen Betrachtung des intrakavitären Streckers wird dessen Funktion an einem Petawatt-Laser demonstriert und der Einfluss auf die zeitliche Pulsqualität untersucht

Generation of 25-TW Femtosecond Laser Pulses at 515 nm with Extremely High Temporal Contrast

We report on the frequency doubling of femtosecond laser pulses at 1030 nm center wavelength generated from the fully diode-pumped laser system POLARIS. The newly generated pulses at a center wavelength of 515 nm have a pulse energy of 3 J with a pulse duration of 120 fs. On the basis of initially ultra-high contrast seed pulses we expect a temporal intensity contrast better 10 17 200 ps before the peak of the main pulse. We analyzed the temporal intensity contrast from milliseconds to femtoseconds with a dynamic range covering more than 20 orders of magnitude. The pulses were focussed with a f/2-focussing parabola resulting in a peak intensity exceeding 10 20 W / cm 2 . The peak power and intensity are to the best of our knowledge the highest values for 515 nm-laser-pulses achieved so far