ELI beamlines - Laserové a optické technologie

VÝZKUM A VÝVOJ
FEMTOSEKUNDOVÝCH LASEROVÝCH SYSTÉMŮ
A POKROČILÝCH OPTICKÝCH TECHNOLOGIÍ
MARTIN FIBRICH
Ě
Ě
ELI beamlines
Outline
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
1 Motivace
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
2 Základnı́ pojmy
Elektromagnetické spektrum
Princip fungovánı́ laserů
Ultrakrátké pulzy
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
3 ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma laseru
Základnı́ technologie
4 Výzkumné programy
Experimentálnı́ mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti centra
ELI beamlines
Motivace
Martin Fibrich
aneb k čemu je to dobré?
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
I Současný rekord ve výkonu – 1 PW, I ≈ 1022 W/cm2
I V ELI se počı́tá s výkony až 10 PW, resp. s I > 5.1024 W/cm2
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
EQ=mpc2
Ultra-relativistic
intensity is
defined with respect to
the proton
EQ=mpc2,
intensity~1024W/cm2
ELI beamlines
Motivace
Martin Fibrich
aneb k čemu je to dobré?
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
I Současný rekord ve výkonu – 1 PW, I ≈ 1022 W/cm2
I V ELI se počı́tá s výkony až 10 PW, resp. s I > 5.1024 W/cm2
Ultrakrátké pulzy
I ELI = slunce vyzařujı́cı́ veškerý
svůj výkon (4.1026 W) z plochy
cca 10 ×10 cm!
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
EQ=mpc2
Ultra-relativistic
intensity is
defined with respect to
the proton
EQ=mpc2,
intensity~1024W/cm2
ELI beamlines
Motivace
Martin Fibrich
aneb k čemu je to dobré?
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
I Současný rekord ve výkonu – 1 PW, I ≈ 1022 W/cm2
I V ELI se počı́tá s výkony až 10 PW, resp. s I > 5.1024 W/cm2
Ultrakrátké pulzy
I ELI = slunce vyzařujı́cı́ veškerý
svůj výkon (4.1026 W) z plochy
cca 10 ×10 cm!
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Využitı́
EQ=mpc2
I Základnı́ fyzikálnı́ výzkum
Ultra-relativistic
intensity is
I Ultrarelativistický režim interakce laserového zářenı́ s
defined with respect tohmotou
the proton
I Testovánı́ základnı́ch fyzikálnı́ch konceptů nelineárnı́
EQ=mpc2,
kvantové elektrodynamiky (Schwingerův limit, Unruhovo
intensity~1024W/cm2
pole, atd. . . )
ELI beamlines
Motivace
Martin Fibrich
aneb k čemu je to dobré?
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
I Současný rekord ve výkonu – 1 PW, I ≈ 1022 W/cm2
I V ELI se počı́tá s výkony až 10 PW, resp. s I > 5.1024 W/cm2
Ultrakrátké pulzy
I ELI = slunce vyzařujı́cı́ veškerý
svůj výkon (4.1026 W) z plochy
cca 10 ×10 cm!
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Využitı́
EQ=mpc2
I Základnı́ fyzikálnı́ výzkum
Ultra-relativistic
intensity is
I Ultrarelativistický režim interakce laserového zářenı́ s
defined with respect tohmotou
the proton
I Testovánı́ základnı́ch fyzikálnı́ch konceptů nelineárnı́
EQ=mpc2,
kvantové elektrodynamiky (Schwingerův limit, Unruhovo
intensity~1024W/cm2
pole, atd. . . )
I Nové generace
kompaktnı́ch urychlovačů
částic s laditelnou energiı́
(elektrony, protony, ionty)
I Kompaktnı́ zdroje rtg a
γ-zářenı́
ELI beamlines
Martin Fibrich
Elektromagnetické spektrum
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I
Elektromagnetické zářenı́
všech možných vlnových
délek
ELI beamlines
Martin Fibrich
Elektromagnetické spektrum
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
I
Elektromagnetické zářenı́
všech možných vlnových
délek
I
Částicový charakter EM
zářenı́ ⇒ fotony
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
ELI beamlines
Elektromagnetické spektrum
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
I
Elektromagnetické zářenı́
všech možných vlnových
délek
I
Částicový charakter EM
zářenı́ ⇒ fotony
I
Fotony – kvanta EM zářenı́
s charakteristickou energiı́
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Energie fotonu
E = hν = h λc ;
h – Planckova konstanta, ν – frekvence, c – rychlost světla, λ – vlnová délka
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Elektromagnetické spektrum
Časové měřı́tko
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
I Je rutina generovat pulzy < 1 ps (10−12 s)
I Vědci na světě generujı́ pulzy v řádu femtosekund (10−15 s)
I Takový puls se má k jedné minutě jako se má minuta k době trvánı́ vesmı́ru
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
http://public.me.com/ricktrebino
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Elektromagnetické spektrum
Časové měřı́tko
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
I Je rutina generovat pulzy < 1 ps (10−12 s)
I Vědci na světě generujı́ pulzy v řádu femtosekund (10−15 s)
I Takový puls se má k jedné minutě jako se má minuta k době trvánı́ vesmı́ru
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
http://public.me.com/ricktrebino
I 1 ns pulz → 30 cm balı́k fotonů, 10 fs pulz → 3 µm balı́k fotonů
ELI beamlines
Elektromagnetické spektrum
Martin Fibrich
Časové měřı́tko
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
I Je rutina generovat pulzy < 1 ps (10−12 s)
I Vědci na světě generujı́ pulzy v řádu femtosekund (10−15 s)
I Takový puls se má k jedné minutě jako se má minuta k době trvánı́ vesmı́ru
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
http://public.me.com/ricktrebino
I 1 ns pulz → 30 cm balı́k fotonů, 10 fs pulz → 3 µm balı́k fotonů
Využitı́
Měřenı́ rychlých procesů, snı́mánı́ na dálku (remote sensing), mikroobráběnı́, . . .
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Generace laserového zářenı́
Absorpce, emise, stimulovaná emise
Absorpce
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Generace laserového zářenı́
Absorpce, emise, stimulovaná emise
Absorpce
Emise
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Generace laserového zářenı́
Absorpce, emise, stimulovaná emise
Absorpce
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Stimulovaná emise
Emise
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Generace laserového zářenı́
Absorpce, emise, stimulovaná emise
Absorpce
Emise
Stimulovaná emise
Einsteinovy koeficienty
B12 , B21 , A21
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Platı́
B12 =B21 ;
A21
B21
∼ f3
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Generace laserového zářenı́
Absorpce, emise, stimulovaná emise
Absorpce
Emise
Stimulovaná emise
Einsteinovy koeficienty
B12 , B21 , A21
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Platı́
B12 =B21 ;
A21
B21
∼ f3
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Generace laserového zářenı́
Absorpce, emise, stimulovaná emise
Absorpce
Emise
Stimulovaná emise
Einsteinovy koeficienty
B12 , B21 , A21
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Platı́
B12 =B21 ;
A21
B21
∼ f3
I Pro zesilovánı́ nutné dosáhnout inverze populace hladin
I U 2-hladinového systému nenı́ možné, protože B12 = B21 ; maximálně rovnost
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Generace laserového zářenı́
Aktivnı́ prostředı́ dle laserových hladin
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I K dosaženı́ inverze populace hladin (vı́c elektronů na hornı́ hladině než na spodnı́) je
potřeba minimálně 3 energetických hladin
ELI beamlines
Generace laserového zářenı́
Martin Fibrich
Aktivnı́ prostředı́ dle laserových hladin
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I K dosaženı́ inverze populace hladin (vı́c elektronů na hornı́ hladině než na spodnı́) je
potřeba minimálně 3 energetických hladin
3-hladinové
schéma
ELI beamlines
Generace laserového zářenı́
Martin Fibrich
Aktivnı́ prostředı́ dle laserových hladin
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
I K dosaženı́ inverze populace hladin (vı́c elektronů na hornı́ hladině než na spodnı́) je
potřeba minimálně 3 energetických hladin
3-hladinové
schéma
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Čerpánı́ = uloženı́ energie
do aktivnı́ho prostředı́
ELI beamlines
Generace laserového zářenı́
Martin Fibrich
Aktivnı́ prostředı́ dle laserových hladin
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
I K dosaženı́ inverze populace hladin (vı́c elektronů na hornı́ hladině než na spodnı́) je
potřeba minimálně 3 energetických hladin
3-hladinové
schéma
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Čerpánı́ = uloženı́ energie
do aktivnı́ho prostředı́
ELI beamlines
Generace laserového zářenı́
Martin Fibrich
Aktivnı́ prostředı́ dle laserových hladin
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
I K dosaženı́ inverze populace hladin (vı́c elektronů na hornı́ hladině než na spodnı́) je
potřeba minimálně 3 energetických hladin
3-hladinové
schéma
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Generace = uvolněnı́
energie z aktivnı́ho prostředı́
ELI beamlines
Generace laserového zářenı́
Martin Fibrich
Aktivnı́ prostředı́ dle laserových hladin
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I K dosaženı́ inverze populace hladin (vı́c elektronů na hornı́ hladině než na spodnı́) je
potřeba minimálně 3 energetických hladin
3-hladinové
schéma
4-hladinové
schéma
ELI beamlines
Generace laserového zářenı́
Martin Fibrich
Aktivnı́ prostředı́ dle laserových hladin
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I K dosaženı́ inverze populace hladin (vı́c elektronů na hornı́ hladině než na spodnı́) je
potřeba minimálně 3 energetických hladin
3-hladinové
schéma
4-hladinové
schéma
Kvazi-3-hladinové
schéma
ELI beamlines
Generace laserového zářenı́
Martin Fibrich
Základnı́ části laseru
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
I Aktivnı́ prostředı́ (pevná látka, kapalina, plyn, polovodič,
plasma)
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Active medium
ELI beamlines
Generace laserového zářenı́
Martin Fibrich
Základnı́ části laseru
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
I Aktivnı́ prostředı́ (pevná látka, kapalina, plyn, polovodič,
plasma)
I Čerpánı́ (nekoherentnı́, koherentnı́)
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Pump
ELI beamlines
Generace laserového zářenı́
Martin Fibrich
Základnı́ části laseru
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
I Aktivnı́ prostředı́ (pevná látka, kapalina, plyn, polovodič,
plasma)
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
I Čerpánı́ (nekoherentnı́, koherentnı́)
I Laserový rezonátor = kladná zpětná vazba
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Rear
mirror
Pump
Output
mirror
ELI beamlines
Generace laserového zářenı́
Martin Fibrich
Základnı́ části laseru
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
I Aktivnı́ prostředı́ (pevná látka, kapalina, plyn, polovodič,
plasma)
I Čerpánı́ (nekoherentnı́, koherentnı́)
I Laserový rezonátor = kladná zpětná vazba
I Chlazenı́
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Rear
mirror
Pump
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Cooling
Output
mirror
ELI beamlines
Ultrakrátké pulzy
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I Generace laserovými oscilátory v režimu
synchronizace módů (mode-locking)
I Nejkratšı́ pulzy generované přı́mo z laseru
jsou okolo 5 fs – Ti:safı́r 800 nm
I Kratšı́ch pulzů (v řádech attosekund) lze
dosáhnout pomocı́ HHG v nelineárnı́m
prostředı́
I Dı́ky krátké době trvánı́ lze dosáhnout po
krátkou dobu neuvěřitelně vysokých výkonů
i při nı́zké energii v pulzu
I
např. 30 mJ / 10 fs = 3 TW (odpovı́dá
světové produkci el. energie, a to z laseru,
který se vejde na většı́ stůl!)
I V ELI – Beamlines se počı́tá s lasery o
špičkových výkonech až 10 PW!!!
ELI beamlines
Ultrakrátké pulzy
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I Generace laserovými oscilátory v režimu
synchronizace módů (mode-locking)
I Nejkratšı́ pulzy generované přı́mo z laseru
jsou okolo 5 fs – Ti:safı́r 800 nm
I Kratšı́ch pulzů (v řádech attosekund) lze
dosáhnout pomocı́ HHG v nelineárnı́m
prostředı́
I Dı́ky krátké době trvánı́ lze dosáhnout po
krátkou dobu neuvěřitelně vysokých výkonů
i při nı́zké energii v pulzu
I
např. 30 mJ / 10 fs = 3 TW (odpovı́dá
světové produkci el. energie, a to z laseru,
který se vejde na většı́ stůl!)
I V ELI – Beamlines se počı́tá s lasery o
špičkových výkonech až 10 PW!!!
ELI beamlines
Ultrakrátké pulzy
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I Generace laserovými oscilátory v režimu
synchronizace módů (mode-locking)
I Nejkratšı́ pulzy generované přı́mo z laseru
jsou okolo 5 fs – Ti:safı́r 800 nm
I Kratšı́ch pulzů (v řádech attosekund) lze
dosáhnout pomocı́ HHG v nelineárnı́m
prostředı́
I Dı́ky krátké době trvánı́ lze dosáhnout po
krátkou dobu neuvěřitelně vysokých výkonů
i při nı́zké energii v pulzu
I
např. 30 mJ / 10 fs = 3 TW (odpovı́dá
světové produkci el. energie, a to z laseru,
který se vejde na většı́ stůl!)
I V ELI – Beamlines se počı́tá s lasery o
špičkových výkonech až 10 PW!!!
ELI beamlines
Ultrakrátké pulzy
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I Generace laserovými oscilátory v režimu
synchronizace módů (mode-locking)
I Nejkratšı́ pulzy generované přı́mo z laseru
jsou okolo 5 fs – Ti:safı́r 800 nm
I Kratšı́ch pulzů (v řádech attosekund) lze
dosáhnout pomocı́ HHG v nelineárnı́m
prostředı́
I Dı́ky krátké době trvánı́ lze dosáhnout po
krátkou dobu neuvěřitelně vysokých výkonů
i při nı́zké energii v pulzu
I
např. 30 mJ / 10 fs = 3 TW (odpovı́dá
světové produkci el. energie, a to z laseru,
který se vejde na většı́ stůl!)
I V ELI – Beamlines se počı́tá s lasery o
špičkových výkonech až 10 PW!!!
ELI beamlines
Ultrakrátké pulzy
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I Generace laserovými oscilátory v režimu
synchronizace módů (mode-locking)
I Nejkratšı́ pulzy generované přı́mo z laseru
jsou okolo 5 fs – Ti:safı́r 800 nm
I Kratšı́ch pulzů (v řádech attosekund) lze
dosáhnout pomocı́ HHG v nelineárnı́m
prostředı́
I Dı́ky krátké době trvánı́ lze dosáhnout po
krátkou dobu neuvěřitelně vysokých výkonů
i při nı́zké energii v pulzu
I
např. 30 mJ / 10 fs = 3 TW (odpovı́dá
světové produkci el. energie, a to z laseru,
který se vejde na většı́ stůl!)
I V ELI – Beamlines se počı́tá s lasery o
špičkových výkonech až 10 PW!!!
Energetická bilance světa
I
Jaderné el. ≈ 380 GW ∼ 14 %
produkce
I
Celková produkce ≈ 2.7 TW
ELI beamlines
Ultrakrátké pulzy
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I Generace laserovými oscilátory v režimu
synchronizace módů (mode-locking)
I Nejkratšı́ pulzy generované přı́mo z laseru
jsou okolo 5 fs – Ti:safı́r 800 nm
I Kratšı́ch pulzů (v řádech attosekund) lze
dosáhnout pomocı́ HHG v nelineárnı́m
prostředı́
I Dı́ky krátké době trvánı́ lze dosáhnout po
krátkou dobu neuvěřitelně vysokých výkonů
i při nı́zké energii v pulzu
I
např. 30 mJ / 10 fs = 3 TW (odpovı́dá
světové produkci el. energie, a to z laseru,
který se vejde na většı́ stůl!)
I V ELI – Beamlines se počı́tá s lasery o
špičkových výkonech až 10 PW!!!
Energetická bilance světa
I
Jaderné el. ≈ 380 GW ∼ 14 %
produkce
I
Celková produkce ≈ 2.7 TW
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Generace fs pulzů
Synchronizace módů (Mode-locking)
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Základnı́ myšlenka
I
I
I
Snaha sladit v určitém časovém okamžiku působenı́ jednotlivých
módů rezonátoru tak, aby každý přispı́val svým maximem
Nejednotnost = jen průměrné výkony
Synchronizovanost = výsoké špičkové výkony
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Generace fs pulzů
Synchronizace módů (Mode-locking)
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Základnı́ myšlenka
I
I
I
Snaha sladit v určitém časovém okamžiku působenı́ jednotlivých
módů rezonátoru tak, aby každý přispı́val svým maximem
Nejednotnost = jen průměrné výkony
Synchronizovanost = výsoké špičkové výkony
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Zesilovánı́ fs pulzů
CPA = Chirped Pulse Amplification
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Problém zesilovánı́ ultrakrátkých pulzů
I Ultrakrátké pulzy se vyznačujı́ vysokou intenzitou zářenı́
I Zesilovánı́ přı́mou cestou je limitováno prahem poškozenı́ optických
komponent, hlavně zesilovacı́ho prostředı́
ELI beamlines
Zesilovánı́ fs pulzů
Martin Fibrich
CPA = Chirped Pulse Amplification
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Problém zesilovánı́ ultrakrátkých pulzů
I Ultrakrátké pulzy se vyznačujı́ vysokou intenzitou zářenı́
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
I Zesilovánı́ přı́mou cestou je limitováno prahem poškozenı́ optických
komponent, hlavně zesilovacı́ho prostředı́
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Řešenı́
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I Roztáhnout laserový svazek v
prostoru
I
Snı́ženı́ intenzity v řádu
jednotek (∼ d 2 ) ⇒ Nestačı́
I Roztáhnout laserový pulz v čase
⇒ časový chirp
I
Snı́ženı́ intenzity až v řádu 104
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Zesilovánı́ fs pulzů
CPA = Chirped Pulse Amplification
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Zesilovánı́ fs pulzů
Disperznı́ prvky
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I Disperznı́ prvky – využı́vajı́ závislost fázové (grupové) rychlosti na frekvenci
ELI beamlines
Zesilovánı́ fs pulzů
Martin Fibrich
Disperznı́ prvky
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
I Disperznı́ prvky – využı́vajı́ závislost fázové (grupové) rychlosti na frekvenci
I
Hranoly
I
Digrakčnı́ mřı́žky
I
Chirpovaná zrcadla
Pulse compressor
This device has negative group-velocity dispersion and hence can
I Optická
vlákna,through
opt. materials
prostředı́
s npositive
= n(ω)
compensate
for propagation
(i.e., for
chirp).
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
The longer wavelengths
traverse more glass.
It’s routine to stretch and then compress ultrashort pulses by factors
of >1000.
ELI beamlines
Zesilovánı́ fs pulzů
Martin Fibrich
Disperznı́ prvky
Motivace
Základnı́ pojmy
I Disperznı́ prvky – využı́vajı́ závislost fázové (grupové)
Pulse compressor
rychlosti na frekvenci
Elektromagnetické
spektrum
This device has negative group-velocity dispersion and hence can
compensate for propagation through materials (i.e., for positive chirp).
Princip fungovánı́
laserů
I
Hranoly
Ultrakrátké pulzy
I
Digrakčnı́ mřı́žky
I
Chirpovaná zrcadla
I
Optická vlákna, opt. prostředı́ s n = n(ω)
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
The longer wavelengths
traverse more glass.
It’s routine to stretch and then compress ultrashort pulses by factors
of >1000.
ELI beamlines
Zesilovánı́ fs pulzů
Martin Fibrich
Disperznı́ prvky
Motivace
Pulse compressor
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
This device has negative group-velocity dispersion and hence can
I Disperznı́ prvky – využı́vajı́ závislost fázové (grupové)
rychlosti na frekvenci
compensate for propagation through materials (i.e., for positive chirp).
I
Hranoly
I
Digrakčnı́ mřı́žky
I
Chirpovaná zrcadla
I
Optická vlákna, opt. prostředı́ s n = n(ω)
The longer wavelengths
traverse more glass.
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
It’s routine to stretch and then compress ultrashort pulses by factors
of >1000.
ELI beamlines
Zesilovánı́ fs pulzů
Martin Fibrich
Disperznı́ prvky
Motivace
Pulse compressor
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
This device has negative group-velocity dispersion and hence can
I Disperznı́ prvky – využı́vajı́ závislost fázové (grupové)
na frekvenci
compensate forrychlosti
propagation through materials
(i.e., for positive chirp).
I
Hranoly
I
Digrakčnı́ mřı́žky
Blokové schéma
laseru
I
Chirpovaná zrcadla
Základnı́ technologie
I
Optická vlákna, opt. prostředı́ s n = n(ω)
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
The longer wavelengths
traverse more glass.
Struktura budovy
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
It’s routine to stretch and then compress ultrashort pulses by factors
of >1000.
ELI beamlines
Zesilovánı́ fs pulzů
Martin Fibrich
Disperznı́ prvky
Motivace
Pulse compressor
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
This device has negative group-velocity dispersion and hence can
I Disperznı́ prvky – využı́vajı́ závislost fázové (grupové)
na frekvenci
compensate forrychlosti
propagation through materials
(i.e., for positive chirp).
I
Hranoly
I
Digrakčnı́ mřı́žky
Blokové schéma
laseru
I
Chirpovaná zrcadla
Základnı́ technologie
I
Optická vlákna, opt. prostředı́ s n = n(ω)
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
The longer wavelengths
traverse more glass.
Struktura budovy
It’s routine to stretch and then compress ultrashort pulses by factors
of >1000.
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I
Pro vysokovýkonové systémy se většinou použı́vajı́
difrakčnı́ mřı́žky v reflexnı́m módu
ELI beamlines
Martin Fibrich
Struktura budovy
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I Monolitická struktura (laserové a experimentálnı́ technologie)
I Podpůrné technologie (vakuové pumpy, klimatizace, vedlejšı́ laboratoře, . . . )
ELI beamlines
Struktura budovy
Martin Fibrich
Umı́stěnı́
laserů v budově
ELI‐Beamlines RP Deliverable 1 report Motivace
December 2011 Page 13 Základnı́ pojmy
1. patro
Elektromagnetické
spektrum
I 10 PW laser (L4a)
I Chlazenı́, kryogenika
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
I Podpůrné technologie
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Přı́zemı́
Základnı́ technologie
I Laserové haly (L1–L3)
I OPCPA zesilovače pro 10 PW
laser (L4b)
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Podzemı́
I Kompresorové hala pro 10 PW
laser (L4c)
I Kompresorová hala pro L1–L3
I Distribuce svazků ve vakuu
Figure 2.1.2. Axonometric view of the internal structure of ELI‐Beamlines facility. The laser systems are located in the halls L1 (oscillator, front end and PFS kHz beamlines), L2 (PW 10‐J class beamlines), L3 (2‐PW 50‐J class beamlines), L4a (pump lasers for 10 PW beamlines) and L4c (10 PW pulse compressors). The hall L4b constitutes a development space designed to host future broadband OPCPA amplifiers pumped by the L4a lasers. The basement experimental halls E1, E2 and E3 (along with the area L4c for 10‐PW compressors) are under the ground‐floor laser halls, while the halls E4, E5 and E6 extend footprint of the above‐the‐
ground structure. I 6 experimentálnı́ch hal
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Blokové schéma ELI-beamlines
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Zjednodušené blokové schéma
Základnı́ myšlenka
ELI beamlines
Čerpacı́ lasery
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Technologie čerpacı́ch laserů na ELI-beamlines
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Tenkodiskové zesilovače
Multislabové zesilovače
Plánovaný výstup za kompresorem
Plánovaný výstup za kompresorem
L1:
0.2 J; 10 fs; 20 TW; 1 KHz; 900 nm
L2:
10 J; 15 fs; 0.7 PW; 10 Hz; 900 nm
L3:
50 J; 25 fs; 2 PW; 10 Hz; 900 nm
Kombinace Nd:skel
Plánovaný výstup za kompresorem
L4:
1300 J; 130 fs; 10 PW; 0.016 Hz;
1055 nm
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Čerpacı́ lasery
Technologie tenkých disků
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Výhody
I
I
I
I
I
Účinné chlazenı́ (tloušt’ka 100–900 µm)
Téměř nedocházı́ ke vzniku tepelné čočky
kHz opakovacı́ frekvence i vysoké energie
Výborná kvalita svazku a stabilita generace
“Power scalability”≈ d 2
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Čerpacı́ lasery
Technologie tenkých disků
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Výhody
I
I
I
I
I
Účinné chlazenı́ (tloušt’ka 100–900 µm)
Téměř nedocházı́ ke vzniku tepelné čočky
kHz opakovacı́ frekvence i vysoké energie
Výborná kvalita svazku a stabilita generace
“Power scalability”≈ d 2
Nevýhody
I
Nı́zký zisk na 1 průchod, proto
ELI beamlines
Čerpacı́ lasery
Martin Fibrich
Tenkodiskové zesilovače
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Regeneračnı́ zesilovač
Princip fungovánı́
laserů
součástı́ Front-endu
(150 průchodů tenkým diskem)
ELI‐Beamlines RP Deliverable 1 report Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Vı́ceprůchodový zesilovač
(20 průchodů tenkým diskem)
December 2011 Page 29 Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Metzger et al. Opt. Lett. 34, 2123 (2009)
Figure 2.3.3. Schematic drawing of the regenerative amplifier with two laser heads. d) Pulse compressors Both multi‐pass 1.5 J amplifiers will have their own pulse compressor (collocated in one vacuum vessel) which will compress the pulses down to 1.5‐2 ps (because of gain narrowing, the FWHM of the spectrum of the amplified pulses will be around 1 nm). As in the case of the stretcher, compressors will be in non‐Littrow double‐pass configuration consisting of two reflective gratings (1740 lines/mm) identical to those used in the stretcher, a wave‐plate, and a back reflecting mirror. The beam diameter has to be 40 or 50 mm to avoid self‐
focusing in the air; however in order to increase stability of the system vacuum environment ~10‐2 mbar will be employed. The first grating will be 100 mm wide and the second one 240 mm. To introduce a GDD of ‐ 2.16×108 fs2 compensating the GDD of the stretcher, an optical length of the compressor in case of an incidence angle of 62° must be 3.2 m. The compressed pulses from both laser branches will be frequency doubled and used for a pumping of the second and third OPCPA stage. T. Metzger, MPQ
ELI beamlines
Čerpacı́ lasery
Martin Fibrich
Motivace
ELI‐Beamlines RP Deliverable 1 report December 2011 Page 47 Multideskové zesilovače
45x45x8 mm and the Yb doping ranges between 0.3 (end slabs) to 1.3% (central slabs). The Pockels cell in the cavity, which is activated upon injection of the seed pulse, prevents the system from self‐oscillations. Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
DBS
Princip fungovánı́
laserů
DBS
PD
Ultrakrátké pulzy
PD
ELI beamlines
DM
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
P
PC
P
Yb:YAG
SF
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
in
MSF
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
out
Yb:YAG
PD
PD
DBS
DBS
Figure 2.4.3. Optical layout of the 100 J pump laser system consisting of two identical power amplifiers, which was numerically investigated and optimized. The system consists of amplifiers heads with laser slabs (Yb:YAG), dichroic beam splitters (DBS), pumping modules (PD), spatial filters (SF), multipass spatial filter (MFS), polarizes (P), Pockels cell (PC), and deformable mirror (DM). 2.4.2 L2 Schematic system design – broadband part ELI beamlines
Čerpacı́ lasery
Martin Fibrich
Kombinace Nd:skel
Motivace
Základnı́ pojmy
Emisnı́ spektra Nd:skel
Elektromagnetické
spektrum
Texas Petawatt laser:
185 J / 130 fs – scalability 1900 J /130 fs
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
I
Aktivnı́ medium – kombinace Nd:skel : vysoká energie a šı́řka pásma
odpovı́dajı́cı́ <130 fs
I
Ideálnı́ délka pulzu a energie na urychlovánı́ elektronů
I
Laser lze později použı́t jako čerpacı́ pro OPCPA širokopásmový
zesilovač
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Distribuce laserových svazků
Cassegrain systém pro přenos femtosekundových pulzů
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
I Pro přenos fs-pulzů ⇒ reflexnı́ teleskopy → Cassegrain teleskop
I 2 svazky přenášeny jednı́m systémem
I Optika vibračně oddělena od vakuových komor
Blokové schéma
laseru
Úvodnı́ inženýrský návrh
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Schéma teleskopu
ELI beamlines
Výzkumné programy
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Experimentálnı́ mı́stnost E1
Aplikace v materiálovém, biomed. a molekulárnı́m výzkumu
Experimentálnı́ mı́stnost E2
Ultrakrátké repetičnı́ XUV a rentgenové zdroje zářenı́
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Experimentálnı́ mı́stnost E3
Plasmová fyzika a fyzika vysokých hustot energie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Experimentálnı́ mı́stnost E4
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Fyzika a teorie intenzivnı́ch polı́
Experimentálnı́ mı́stnost E5
Urychlovánı́ elektronů
Experimentálnı́ mı́stnost E6
Urychlovánı́ protonů
ELI beamlines
Martin Fibrich
Unikátnı́ vlastnosti centra
a potenciálnı́ aplikace
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Unikátnı́ vlastnosti centra
I Unikátnı́ rozsah energiı́
I Vysoké opakovacı́ frekvence
I Výborná stabilita mezi pulzy (diodové čerpánı́ a tenké disky)
I Synchronizace všech systémů až na úrovni fs
I Ultrakrátké a synchronizované svazky částic, laserů a rentgenových fotonů o vysokých
intenzitách
I Distribučnı́ systém
ELI beamlines
Unikátnı́ vlastnosti centra
Martin Fibrich
a potenciálnı́ aplikace
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Unikátnı́ vlastnosti centra
I Unikátnı́ rozsah energiı́
I Vysoké opakovacı́ frekvence
I Výborná stabilita mezi pulzy (diodové čerpánı́ a tenké disky)
I Synchronizace všech systémů až na úrovni fs
I Ultrakrátké a synchronizované svazky částic, laserů a rentgenových fotonů o vysokých
intenzitách
I Distribučnı́ systém
Potenciálnı́ aplikace
I “Kompaktnı́ urychlovače” částic s laditelnou energiı́
I Kompaktnı́ zdroje rtg a γ-zářenı́
I Časově rozlišené pump-probe experimenty (fůznı́ plazma, laboratornı́ astrofyzika, apod.)
I Medicı́na (hadronová terapie pro léčbu zhoubných nádorů)
I Bio-chemie (zobrazenı́ biologických struktur s rozlišenı́m 10−15 s,dynamika rychlých
přechodových jevů)
I Materiálový výzkum (zkoumánı́ materiálů v ultraintenzivnı́ch radiačnı́ch polı́ch)
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Výkonové laserové systémy ve světě
VULCAN Laser
Texas Petawatt
RAL STFC, UK
(1 PW, 500 J/500 fs, 1054 nm)
Uni. of Texas, USA
(1 PW, 185 J/130 fs, 1054 nm)
Osaka PW module
GIST-APRI Petawatt
Uni. of Osaka, Japan
(1 PW, 500 J/500 fs, 1053 nm)
Apri, South Korea
(1 PW, 32 J/30 fs, 800 nm)
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
ELI beamlines
Martin Fibrich
Motivace
Základnı́ pojmy
Elektromagnetické
spektrum
Princip fungovánı́
laserů
Ultrakrátké pulzy
ELI beamlines
Struktura budovy
Blokové schéma
laseru
Základnı́ technologie
Výzkumné
programy
Experimentálnı́
mı́stnosti
Unikátnı́ vlastnosti
centra
Děkuji za pozornost