U l t r a f a s t , i n t e n s e l a s e r - PowerPoint PPT Presentation

Advanced Summer School on 16 Giugno 2009 “Laser-Driven Sources of High Energy Particles and Radiation” 9-16 July 2017, Capri, Italy U l t r a f a s t , i n t e n s e l a s e r Consiglio Nazionale p u l s e d i a g n o s t i c s delle Ricerche ( L e c t u r e 1 o f 2 ) L u c a L a b a t e I s t i t u t o N a z i o n a l e d i O t t i c a C o n s i g l i o N a z i o n a l e d e l l e R i c e r c h e P i s a , I t a l y A l s o a t I s t i t u t o N a z i o n a l e d i F i s i c a N u c l e a r e S e z i o n e d i P i s a , I t a l y I s t i t u t o N a z i o n a l e d i F i s i c a N u c l e a r e

T h e I n t e n s e L a s e r I r r a d i a t i o n L a b o r a t o r y ( I L I L ) g r o u p P P E E O O P P L L E E • L L e e o o n n i i d d a a A A . . G G I I Z Z Z Z I I ( ( C C N N R R ) ) * * , , s s c c i i e e n n t t i i s s t t ( ( l l a a b b r r e e s s p p . . ) ) • G G i i a a n n c c a a r r l l o o B B U U S S S S O O L L I I N N O O ( ( C C N N R R ) ) , , s s c c i i e e n n t t i i s s t t • G a b r i e l e C R I S T O F O R E T T I ( C N R ) , s c i e n t i s t G a b r i e l e C R I S T O F O R E T T I ( C N R ) , s c i e n t i s t • L u c a L A B A T E ( C N R ) * , s c i e n t i s t L u c a L A B A T E ( C N R ) * , s c i e n t i s t • F e r n a n d o B R A N D I ( C N R ) , fj x e d t e r m s c i e n t i s t F e r n a n d o B R A N D I ( C N R ) , fj x e d t e r m s c i e n t i s t • P e t r a K O E S T E R ( C N R ) , fj x e d t e r m s c i e n t i s t P e t r a K O E S T E R ( C N R ) , fj x e d t e r m s c i e n t i s t • P a o l o T O M A S S I N I ( C N R ) , fj x e d t e r m s c i e n t i s t P a o l o T O M A S S I N I ( C N R ) , fj x e d t e r m s c i e n t i s t • F e d e r i c a B A F F I G I ( C N R ) , p o s t - d o c s c i e n t i s t F e d e r i c a B A F F I G I ( C N R ) , p o s t - d o c s c i e n t i s t • L o r e n z o F U L G E N T I N I ( C N R ) , p o s t - d o c s c i e n t i s t L o r e n z o F U L G E N T I N I ( C N R ) , p o s t - d o c s c i e n t i s t • A n t o n i o G I U L I E T T I ( C N R ) , a s s o c i a t e d s c i e n t i s t A n t o n i o G I U L I E T T I ( C N R ) , a s s o c i a t e d s c i e n t i s t Ma i n r e s e a r c h t o p i c s • D a n i l o G I U L I E T T I ( U n i v . P i s a ) , a s s o c i a t e d s c i e n t i s t D a n i l o G I U L I E T T I ( U n i v . P i s a ) , a s s o c i a t e d s c i e n t i s t • D a n i e l e P A L L A , P h D s t u d e n t * D a n i e l e P A L L A , P h D s t u d e n t * L a s e r - w a k e fj fj e l d a c c e l e r a t i o n • A A n n t t o o n n e e l l l l a a R R O O S S S S I I ( ( C C N N R R ) ) – – T T e e c c h h . . - S e l f - i n j e c t i o n m e c h a n i s m s - X - r a y a n d γ - r a y g e n e r a t i o n * A l s o a t I N F N * A l s o a t I N F N - R a d i o b i o l o g y w i t h l a s e r - d r i v e n e l e c t r o n s U l t r a i n t e n s e l a s e r - s o l i d i n t e r a c t i o n s - P r o t o n s / l i g h t i o n a c c e l e r a t i o n - X - r a y d i a g n o s t i c d e v e l o p m e n t - L a s e r - p l a s m a i n t e r a c t i o n c h a r a c t e r i z a t i o n L a s e r d e v e l o p m e n t F o r f u r t h e r i n f o s : h t t p : / / i l i l . i n o . i t

S u m m a r y o f I L I L l a s e r p e r f o r m a n c e s ( u p g r a d e Q 3 / 2 0 1 3 ) L a s e r i n fj fj g u r e s F o c u s i n g o p t i c s - e n e r g y : u p t o 4 5 0 m J o n t a r g e t - p u l s e d u r a t i o n < 4 0 f s L o n g f o c a l l e n g t h O A P 9 - A S E c o n t r a s t > 1 0 f / # : 1 1 . 5 - fj n a l b e a m d i a m e t e r ~ 4 3 m m W: 1 6 . 6 µ m 2 - M < 1 . 5 1 8 2 I : 2 x 1 0 W/ c m m a x - r e p r a t e : 1 0 H z Z : 6 2 0 µ m R ( “ L WF A ” e x p e r i m e n t s ) S h o r t f o c a l l e n g t h O A P f / # : 3 . 5 W: 5 µ m 1 9 2 I : 2 x 1 0 W/ c m m a x Z : 5 6 µ m R ( “ T N S A ” e x p e r i m e n t s ) 2 nd order autocorrelation

I L I L s u b P W u p g r a d e 2 0 1 6 - 2 0 1 7 L a s e r i n fj fj g u r e s - e n e r g y : u p t o 3 J o n t a r g e t - p u l s e d u r a t i o n 3 0 f s - 1 0 0 T W p o w e r 9 - A S E c o n t r a s t > 1 0 - r e p r a t e : 1 H z F i n a l a m p l i fj e r r o o m N e w T a r g e t A r e a ( b e f o r e r a d i o p r o t e c t i o n b u n k e r c o n s t r u c t i o n )

O u t l i n e L e c t u r e 1 o f 2 A ( n o t s o s h o r t ) i n t r o d u c t i o n t o t h e m a t h e m a t i c a l d e s c r i p t i o n o f t h e t e m p o r a l b e h a v i o u r o f u l t r a s h o r t l a s e r p u l s e s ( t e r m i n o l o g y , , b a s i c f a c t s , . . . ) E x p e r i m e n t a l t e c h n i q u e s f o r t h e t e m p o r a l c h a r a c t e r i z a t i o n o f u l t r a s h o r t l a s e r p u l s e s S p e c t r a l a m p l i t u d e a n d p h a s e P h o t o d i o d e s , s t r e a k c a m e r a D i s p e r s i o n , d i s p e r s i o n c o m p e n s a t i o n s t n d 1 a n d 2 o r d e r a u t o c o r r e l a t o r s L e c t u r e 2 o f 2 A d v a n c e d t e c h n i q u e s f o r t h e p u l s e l e n g t h a n d s p e c t r a l p h a s e m e a s u r e m e n t s : F R O G , S P I D E R T r a n s v e r s e f u n c t i o n s c h a r a c t e r i z a t i o n a n d C o n t r a s t m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s ( i n b r i e f ) w a v e f r o n t c o r r e c t i o n W a v e f r o n t c h a r a c t e r i z a t i o n t e c h n i q u e s Wa v e f r o n t c o r r e c t i o n a n d b e a m f o c u s i n g