PHELIX Lasersystem
Technischer Kontakt: Stefan Götte
Überblick
Mit dem vielseitig einsetzbaren Petawatt Hoch- Energie Laser für SchwerIoneneXperimente (PHELIX) können sowohl intensive Laserpulse mit Energien bis zu einem Kilojoule als auch Leistungen von über 500 Terawatt erzeugt werden. PHELIX ist ein blitzlampengepumptes Nd-Glas-System, das aus zwei Frontends (dem Kurzpuls- und dem Langpuls-Frontend), einem Vorverstärker und einem Hauptverstärker besteht. Er wurde in enger Zusammenarbeit mit dem Lawerence Livermore National Laboratory (LLNL) in den Vereinigten Staaten und dem Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) in Frankreich gebaut.
Der Laserstahl kann wahlweise zu vier verschiedenen Messplätzen geführt werden: Im PHELIX-Gebäude ist ein Messplatz nur für intensive Laserexperimente eingerichtet, dort werden die Laserpulse beispielsweise für die Beschleunigung von Protonen, Elektronen und Neutronen oder die Erzeugung von Röntgenstrahlung eingesetzt.
Am Experimentbereich "Z6" besteht die Möglichkeit, intensive Laserstrahlung mit dem Schwerionenstrahl des universellen Linearbeschleunigers (UNILAC) der GSI zu kombinieren. Dies eröffnet die Möglichkeit für interessante Experimente auf dem Gebiet der Plasma-, Kern- und Atomphysik.
Am Experimentbereich "HHT" können kombinierte Experimente mit dem Ionenstrahl aus den SIS und mit PHELIX stattfinden. PHELIX wird hier beispielsweise eingesetzt, um Röntgenstrahlung zu generieren, mit der Plasmen untersucht werden können, die mit dem Ionenstrahl erzeugt worden sind.
Die hohen Laserintensitäten (am Experimentplatz über 1020 W/cm2) stellen für die eingebauten optischen Komponenten wie Linsen und Spiegel eine hohe Belastung dar. Um die Intensität unter deren Zerstörschwelle zu halten, wird der Strahldurchmesser aufgeweitet und das sogenannte "Chirped Pulse Amplification Verfahren" (CPA) angewendet: Dabei wird der kurze Laserpuls aus dem fs-Frontend (die Pulslänge liegt bei einigen 100 Femtosekunden) mit Hilfe einer Gitteranordnung zeitlich auf ein bis zwei Nanosekunden gestreckt, durchläuft dann die Verstärkerkette (Vor- und Hauptverstärker), und wird vor dem Experimentplatz zeitlich wieder rekomprimiert.
Zur Erzeugung von Hochenergiepulsen wird das ns-Frontend eingesetzt. Bei diesem ist die Pulsform und -dauer zwischen einer und 10 Nanosekunden frei wählbar. Das Licht aus diesem Frontend kann ggf. in der Frequenz verdoppelt werden: Die Farbe liegt dann nicht mehr im infraroten, sondern im sichtbaren grünen Bereich.
Laser Parameter:
Langer Puls | Kurzer Puls | |
|---|---|---|
Pulslänge: | 1 - 10 ns | 0.5 - 20 ps |
Energie: | 0.3 - 1 kJ | bis 160 J |
Max. Intensität: | 1016 W/cm2 | 2 1021 W/cm2 |
Kontrast: | 50 dB | bis 120 dB |
Wissenschaftliche Veröffentlichungen
PHELIX wird genutzt, um verschiedene wissenschaftliche Gebiete, meist in der Plasma- und Atomphysik, zu erforschen. Auf der Seite mit den PHELIX Publikationen, erhalten Sie zusätzliche Informationen sowie die aktuellsten wissenschaftlichen Veröffentlichungen, die mit den Daten aus Experimenten mit dem PHELIX-Laser erarbeitet wurden.
