Multi-terawatt picoseconds 10-μm СО_2 laser system: design and parameters' control

Abstract

The basic principles for design of an advanced multi-terawatt СО(2) laser system are considered. The key amplifiers' parameters were evaluated by numerical modeling. The potential advantage of using pulsed chemical DF-СО(2) laser as a final amplifier over an electro-ionization TE-СО(2) laser is outlined. The dynamics of noise development along the chain of amplifiers and a resultant contrast ratio are analyzed. The evaluated parameters allowed to suggest a system with a mid-pressure final DF-СО(2) laser which can generate a single 15-TW 2.5-ps pulse.

A Review of Laser-Plasma Ion Acceleration

“…Using the long wavelength CO 2 laser as a driver enables the use of a flowing gas target, which may simplify high repetition rate operation compared to a solid target since the latter needs to be mechanically replaced or displaced in a very short time. However, in order to reach the ion energy range suitable for medical applications, the CO 2 laser intensity should be increased by two orders of magnitude; development projects and required technical advances are discussed by Bravy et al (2012); Haberberger et al (2010); Pogorelsky et al (2016).…”

Оптические материалы для THz диапазона

“…Из закона Мэнли-Роу видно, что энергетически наиболее выгодно использовать для накачки ТHz сред максимально длинноволновое излучение. Из широко распространенных источников накачки -это СО 2 -лазеры, обладающие КПД ∼ 10% [12,14]. Существуют два основных способа использования оптической накачки для получения генерации сравнительно мощного лазерного ТHz излучения.…”

“…Существуют два основных способа использования оптической накачки для получения генерации сравнительно мощного лазерного ТHz излучения. Это накачка газовых сред, из которых уже изучено несколько сотен и получено несколько тысяч линий [15], а также генерация волны с разностной частотой в нелинейных кристаллах [14,[16][17][18].…”

“…Выделение волны с разностной частотой в нелинейных кристаллах из-за нелинейности электрических свойств кристалла сопровождается генерацией электромагнитной волны с частотой ω 3 , равной разности частот ω 1 −ω 2 , падающих на образец волн [14,[16][17][18][19]. Лазеры на разностной частоте двух СО 2 -лазеров, излучающих на λ = 10.6 и 10.3 µm, при смешивании в GaAs, достигают мощности 10 6 −10 9 W в пикосекундном импульсе [14,[16][17][18].…”

Toward a sub-terawatt mid-IR (4–5μm) femtosecond hybrid laser system based on parametric seed pulse generation and amplification in Fe2+:ZnSe

“…Recent progress in the development of high-power laser systems generating ultrashort pulses in mid-IR, which are constructed [1,2] or projected [3] on the basis of CO 2 amplifiers, and created with the use parametric amplifiers [4], has created a unique opportunity for investigating new regimes of interaction for superstrong laser fields with matter [5], high harmonic generation (HHG) in gas jets [6] and solids [7], the generation of terahertz radiation [8], demonstrating new approaches in accelerating charged particles in gas jets [9,10] or by using a dielectric photonic structures [11], and the efficient generation Toward a sub-terawatt mid-IR (4-5 μm) femtosecond hybrid laser system based on parametric seed pulse generation and amplification in Fe 2+ :ZnSe of high-brightness x-ray radiation [9][10][11]. In some cases there is a need for a simple and reliable source of high-power ultrashort laser pulses in the range of 4-5 μm.…”