Entwicklung, Modellierung und Aufbau des 10 Joule-Vorverstärkers mit adaptiver Optik für den Petawatt-Laser PHELIX
An der GSI Darmstadt entsteht derzeit der Petawatt-Laser für Schwerionen-Experimente, PHELIX. In Kombination mit dem Schwerionenbeschleuniger verspricht man sich neue Zugänge in der Erforschung von Licht-Materie Wechselwirkungen im Bereich von 10-100 eV. Der Laser ist als MOPA-System entworfen und erzeugt 1-20 ns lange Pulse mit Energien bis zu 5 kJ oder 500 fs lange Pulse mit Intensitäten bis zu 10^{21}W/cm². Diese Arbeit beschäftigt sich zum einen mit der Entwicklung, der Modellierung und dem Aufbau des 10 Joule, 30 Terawatt Vorverstärkers von PHELIX. Zum anderen werden neue Techniken der Kompensation von Wellenfrontstörungen untersucht und eine adaptive Optik für den PHELIX entwickelt und in das System integriert. Das Lasersystem besteht aus drei Blitzlampen-gepumpten Verstärkerstufen mit Laserstäben aus Nd:Glas. Die Verstärkung der kurzen Pulse beruht auf der CPA-Technologie. Daraus resultieren besondere Anforderungen, die für PHELIX und speziell für den Vorverstärker diskutiert und in der Entwicklung berücksichtigt werden. Hochenergielaser sind in ihrer Leistung durch Wellenfrontverzerrungen begrenzt. Durch Modellierung des räumlichen Strahlprofils durch Phasenkonjugation kann die Intensitätsverteilung im Brennpunkt verbessert werden. Zunächst wurden die Auswirkungen von thermisch verursachten Wellenfrontstörungen untersucht. Das Verhalten bimorpher Spiegel in Hochenergielasern wurde analysiert. Es gelang, bei zwei Multiterawattlasern die Wellenfront drastisch zu verbessern. Ferner wurde erstmals an einem 100 TW-Laser, der außerhalb des thermischen Gleichgewichts betrieben wurde, im komprimierten Puls durch Vorkompensation der Wellenfrontstörungen Foki nahe dem Beugungslimit erreicht.
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