High Power Laser Science and Engineering, Volume. 10, Issue 4, 04000e25(2022)

Characterization of the plasma mirror system at the J-KAREN-P facility

Akira Kon1、*, Mamiko Nishiuchi1, Yuji Fukuda1, Kotaro Kondo1, Koichi Ogura1, Akito Sagisaka1, Yasuhiro Miyasaka1, Nicholas P. Dover1, Masaki Kando1, Alexander S. Pirozhkov1, Izuru Daito1, Liu Chang1, Il Woo Choi2,3, Chang Hee Nam2,4, Tim Ziegler5,6, Hans-Peter Schlenvoigt5, Karl Zeil5, Ulrich Schramm5,6, and Hiromitsu Kiriyama1
Author Affiliations
  • 1Kansai Photon Science Institute, National Institutes for Quantum Science and Technology, Kyoto619-0215, Japan
  • 2Center for Relativistic Laser Science, Institute for Basic Science, Gwangju61005, Republic of Korea
  • 3Advanced Photonics Research Institute, Gwangju Institute of Science and Technology, Gwangju61005, Republic of Korea
  • 4Department of Physics and Photon Science, Gwangju Institute of Science and Technology, Gwangju61005, Republic of Korea
  • 5Helmholtz-Zentrum Dresden – Rossendorf, 01328Dresden, Germany
  • 6Technische Universität Dresden, 01062Dresden, Germany
  • show less
    References(71)

    [1] D. Strickland, G. Mourou. Opt. Commun., 56, 219(1985).

    [2] D. Umstadter. Phys. Plasmas, 8, 1774(2001).

    [3] G. A. Mourou, T. Tajima, S. V. Bulanov. Rev. Mod. Phys., 78, 309(2006).

    [4] S.-W. Bahk, P. Rousseau, T. A. Planchon, V. Chvykov, G. Kalintchenko, A. Maksimchuk, G. A. Mourou, V. Yanovsky. Opt. Lett., 29, 2837(2004).

    [5] G. Tiwari, E. Gaul, M. Martinez, G. Dyer, J. Gordon, M. Spinks, T. Toncian, B. Bowers, X. Jiao, R. Kupfer, L. Lisi, E. McCary, R. Roycroft, A. Yandow, G. D. Glenn, M. Donovan, T. Ditmire, B. M. Hegelich. Opt. Lett., 44, 2764(2019).

    [6] A. S. Pirozhkov, Y. Fukuda, M. Nishiuchi, H. Kiriyama, A. Sagisaka, K. Ogura, M. Mori, M. Kishimoto, H. Sakaki, N. P. Dover, K. Kondo, N. Nakanii, K. Huang, M. Kanasaki, K. Kondo, M. Kando. Opt. Express, 25, 20486(2017).

    [7] Z. Guo, L. Yu, J. Wang, C. Wang, Y. Liu, Z. Gan, W. Li, Y. Leng, X. Liang, R. Li. Opt. Express, 26, 26776(2018).

    [8] J. W. Yoon, Y. G. Kim, I. W. Choi, J. H. Sung, H. W. Lee, S. K. Lee, C. H. Nam. Optica, 8, 630(2021).

    [9] M. Kaluza, J. Schreiber, M. I. K. Santala, G. D. Tsakiris, K. Eidmann, J. Meyer-ter-Vehn, K. J. Witte. Phys. Rev. Lett., 93, 045003(2004).

    [10] S. P. D. Mangles, A. G. R. Thomas, M. C. Kaluza, O. Lundh, F. Lindau, A. Persson, Z. Najmudin, C.-G. Wahlström, C. D. Murphy, C. Kamperidis, K. L. Lancaster, E. Divall, K. Krushelnick. Plasma Phys. Control. Fusion, 48(2006).

    [11] V. V. Ivanov, A. Maksimchuk, G. Mourou. Appl. Opt., 42, 7231(2003).

    [12] S. Kane, J. Squier. J. Opt. Soc. Am. B, 14, 1237(1997).

    [13] C. Hooker, Y. Tang, O. Chekhlov, J. Collier, E. Divall, K. Ertel, S. Hawkes, B. Parry, P. P. Rajeev. Opt. Express, 19, 2193(2011).

    [14] N. V. Didenko, A. V. Konyashchenko, A. P. Lutsenko, S. Y. Tenyakov. Opt. Express, 16, 3178(2008).

    [15] A. Jullien, O. Albert, F. Burgy, G. Hamoniaux, J.-P. Rousseau, J.-P. Chambaret, F. Augé-Rochereau, G. Chériaux, J. Etchepare, N. Minkovski, S. M. Saltiel. Opt. Lett., 30, 920(2005).

    [16] J. Itatani, J. Faure, M. Nantel, G. Mourou, S. Watanabe. Opt. Commun., 148, 70(1998).

    [17] J. Queneuille, F. Druon, A. Maksimchuk, G. Chériaux, G. Mourou, K. Nemoto. Opt. Lett., 25, 508(2000).

    [18] P. Zhu, A. Zigler, X. Xie, D. Zhang, Q. Yang, M. Sun, J. Papeer, J. Kang, Q. Gao, X. Liang, H. Zhu, A. Guo, Y. Liang, S. Ji, L. Ren, H. Liu, N. Kang, Y. Zhao, J. Zhu. Opt. Lett., 45, 2279(2020).

    [19] H. C. Kapteyn, A. Szoke, R. W. Falcone, M. M. Murnane. Opt. Lett., 16, 490(1991).

    [20] G. Doumy, F. Quéré, O. Gobert, M. Perdrix, P. Martin, P. Audebert, J. C. Gauthier, J.-P. Geindre, T. Wittmann. Phys. Rev. E, 69, 026402(2004).

    [21] B. Dromey, S. Kar, M. Zepf, P. Foster. Rev. Sci. Instrum., 75, 645(2004).

    [22] I. Watts, M. Zepf, E. L. Clark, M. Tatarakis, K. Krushelnick, A. E. Dangor, R. Allott, R. J. Clarke, D. Neely, P. A. Norreys. Phys. Rev. E, 66, 036409(2002).

    [23] B. Dromey, M. Zepf, A. Gopal, K. Lancaster, M. S. Wei, K. Krushelnick, M. Tatarakis, N. Vakakis, S. Moustaizis, R. Kodama, M. Tampo, C. Stoeckl, R. Clarke, H. Habara, D. Neely, S. Karsch, P. Norreys. Nat. Phys., 2, 456(2006).

    [24] I. J. Kim, K. H. Pae, C. M. Kim, H. T. Kim, H. Yun, S. J. Yun, J. H. Sung, S. K. Lee, J. W. Yoon, T. J. Yu, T. M. Jeong, C. H. Nam, J. Lee. Nat. Commun., 3, 1231(2012).

    [25] H. Vincenti, S. Monchocé, S. Kahaly, G. Bonnaud, P. Martin, F. Quéré. Nat. Commun., 5, 3403(2014).

    [26] L. Chopineau, A. Denoeud, A. Leblanc, E. Porat, P. Martin, H. Vincenti, F. Quéré. Nat. Phys., 17, 968(2021).

    [27] D. Neely, P. Foster, A. Robinson, F. Lindau, O. Lundh, A. Persson, C.-G. Wahlström, P. McKenna. Appl. Phys. Lett., 89, 021502(2006).

    [28] A. Henig, S. Steinke, M. Schnürer, T. Sokollik, R. Hörlein, D. Kiefer, D. Jung, J. Schreiber, B. M. Hegelich, X. Q. Yan, J. Meyer-ter-Vehn, T. Tajima, P. V. Nickles, W. Sandner, D. Habs. Phys. Rev. Lett., 103, 245003(2009).

    [29] S. Kar, K. F. Kakolee, B. Qiao, A. Macchi, M. Cerchez, D. Doria, M. Geissler, P. McKenna, D. Neely, J. Osterholz, R. Prasad, K. Quinn, B. Ramakrishna, G. Sarri, O. Willi, X. Y. Yuan, M. Zepf, M. Borghesi. Phys. Rev. Lett., 109, 185006(2012).

    [30] I. J. Kim, K. H. Pae, I. W. Choi, C.-L. Lee, H. T. Kim, H. Singhal, J. H. Sung, S. K. Lee, H. W. Lee, P. V. Nickles, T. M. Jeong, C. M. Kim, C. H. Nam. Phys. Plasmas, 23, 070701(2016).

    [31] A. McIlvenny, D. Doria, L. Romagnani, H. Ahmed, N. Booth, E. J. Ditter, O. C. Ettlinger, G. S. Hicks, P. Martin, G. G. Scott, S. D. R. Williamson, A. Macchi, P. McKenna, Z. Najmudin, D. Neely, S. Kar, M. Borghesi. Phys. Rev. Lett., 127, 194801(2021).

    [32] P. L. Poole, A. Krygier, G. E. Cochran, P. S. Foster, G. G. Scott, L. A. Wilson, J. Bailey, N. Bourgeois, C. Hernandez-Gomez, D. Neely, P. P. Rajeev, R. R. Freeman, D. W. Schumacher. Sci. Rep., 6, 32041(2016).

    [33] A. Borot, D. Douillet, G. Iaquaniello, T. Lefrou, P. Audebert, J.-P. Geindre, R. Lopez-Martens. Rev. Sci. Instrum., 85, 013104(2014).

    [34] M. Nakatsutsumi, A. Kon, S. Buffechoux, P. Audebert, J. Fuchs, R. Kodama. Opt. Lett., 35, 2314(2010).

    [35] G. G. Scott, V. Bagnoud, C. Brabetz, R. J. Clarke, J. S. Green, R. I. Heathcote, H. W. Powell, B. Zielbauer, T. D. Arber, P. McKenna, D. Neely. New J. Phys., 17, 033027(2015).

    [36] R. Itakura, T. Kumada, M. Nakano, H. Akagi. Opt. Express, 23, 10914(2015).

    [37] S. Steinke, J. van Tilborg, C. Benedetti, C. G. R. Geddes, C. B. Schroeder, J. Daniels, K. K. Swanson, A. J. Gonsalves, K. Nakamura, N. H. Matlis, B. H. Shaw, E. Esarey, W. P. Leemans. Nature, 530, 190(2016).

    [38] K. T. Phuoc, S. Corde, C. Thaury, V. Malka, A. Tafzi, J. P. Goddet, R. C. Shah, S. Sebban, A. Rousse. Nat. Photon., 6, 308(2012).

    [39] F. Dollar, C. Zulick, T. Matsuoka, C. McGuffey, S. S. Bulanov, V. Chvykov, J. Davis, G. Kalinchenko, G. M. Petrov, L. Willingale, V. Yanovsky, A. Maksimchuk, A. G. R. Thomas, K. Krushelnick. Phys. Plasmas, 20, 056703(2013).

    [40] B. H. Shaw, S. Steinke, J. van Tilborg, W. P. Leemans. Phys. Plasmas, 23, 063118(2016).

    [41] L. Lecherbourg, S. Fourmaux, C. Anca-Popovici, G. Lebrun, J. C. Kieffer, T. Ozaki, R. Marjoribanks. , , , , , , and , “Developing online plasma mirror for ALLS high contrast ALLS”, Annual Report (2009), p. ., 20.

    [42] M. J. V Streeter, P. S. Foster, F. H. Cameron, R. Bickerton, S. Blake, P. Brummit, B. Costello, E. Divall, C. Hooker, P. Holligan, D. R. Neville, P. P. Rajeev, D. Rose, J. Suarez-Merchen, D. Neely, D. C. Carroll, L. Romagnani, M. Borghesi. , , , , , , , , , , , , , , , , , and , “Astra Gemini compact plasma mirror system,” CLF Annual Report (), p. ., 229(2009).

    [43] N. Booth, S. Astbury, E. Bryce, R. J. Clarke, C. D. Gregory, J. S. Green, D. Haddock, R. I. Heathcote, C. Spindloe. Proc. SPIE, 10763, 107630S(2018).

    [44] T. Wittmann, J. P. Geindre, P. Audebert, R. S. Marjoribanks, J. P. Rousseau, F. Burgy, D. Douillet, T. Lefrou, K. T. Phuoc, J. P. Chambaret. Rev. Sci. Instrum., 77, 083109(2006).

    [45] A. Lévy, T. Ceccotti, P. D’Oliveira, F. Réau, M. Perdrix, F. Quéré, P. Monot, M. Bougeard, H. Lagadec, P. Martin, J.-P. Geindre, P. Audebert. Opt. Lett., 32, 310(2007).

    [46] C. Rödel, M. Heyer, M. Behmke, M. Kübel, O. Jäckel, W. Ziegler, D. Ehrt, M. C. Kaluza, G. G. Paulus. Appl. Phys. B, 103, 295(2011).

    [47] D. Kiefer. Relativistic Electron Mirrors(2015).

    [48] A. A. Andreev, S. Steinke, T. Sokollik, M. Schnürer, S. T. Avetsiyan, K. Y. Platonov, P. V. Nickles. Phys. Plasmas, 16, 013103(2009).

    [49] S. Steinke, P. Hilz, M. Schnürer, G. Priebe, J. Bränzel, F. Abicht, D. Kiefer, C. Kreuzer, T. Ostermayr, J. Schreiber, A. A. Andreev, T. P. Yu, A. Pukhov, W. Sandner. Phys. Rev. ST Accel. Beams, 16, 011303(2013).

    [50] L. Obst, J. Metzkes-Ng, S. Bock, G. E. Cochran, T. E. Cowan, T. Oksenhendler, P. L. Poole, I. Prencipe, M. Rehwald, C. Rödel, H.-P. Schlenvoigt, U. Schramm, D. W. Schumacher, T. Ziegler, K. Zeil. Plasma Phys. Control. Fusion, 60, 054007(2018).

    [51] T. Ziegler, D. Albach, C. Bernert, S. Bock, F.-E. Brack, T. E. Cowan, N. P. Dover, M. Garten, L. Gaus, R. Gebhardt, I. Goethel, U. Helbig, A. Irman, H. Kiriyama, T. Kluge, A. Kon, S. Kraft, F. Kroll, M. Loeser, J. Metzkes-Ng, M. Nishiuchi, L. Obst-Huebl, T. Püschel, M. Rehwald, H.-P. Schlenvoigt, U. Schramm, K. Zeil. Sci. Rep., 11, 7338(2021).

    [52] M. Cerchez, R. Prasad, B. Aurand, A. L. Giesecke, S. Spickermann, S. Brauckmann, E. Aktan, M. Swantusch, M. Toncian, T. Toncian, O. Willi. High Power Laser Sci. Eng., 7(2019).

    [53] S. Keppler, N. Elkina, G. A. Becker, J. Hein, M. Hornung, M. Mäusezahl, C. Rödel, I. Tamer, M. Zepf, M. C. Kaluza. Phys. Rev. Res., 4, 013065(2022).

    [54] S. Vallières, M. Salvadori, A. Permogorov, G. Cantono, K. Svendsen, Z. Chen, S. Sun, F. Consoli, E. d’Humières, C.-G. Wahlström, P. Antici. Sci. Rep., 11, 2226(2021).

    [55] A. Permogorov. Target, and laser pulse optimization for laser-driven ion acceleration(2021).

    [56] Y. Fang, X. Ge, S. Yang, W. Wei, T. Yu, F. Liu, M. Chen, J. Liu, X. Yuan, Z. Sheng, J. Zhang. Plasma Phys. Control. Fusion, 58, 075010(2016).

    [57] I. W. Choi, C. Jeon, S. G. Lee, S. Y. Kim, T. Y. Kim, I. J. Kim, H. W. Lee, J. W. Yoon, J. H. Sung, S. K. Lee, C. H. Nam. Opt. Lett., 45, 6342(2020).

    [58] S. Inoue, K. Maeda, S. Tokita, K. Mori, K. Teramoto, M. Hashida, S. Sakabe. Appl. Opt., 55, 5647(2016).

    [59] D. Margarone, G. Cirrone, G. Cuttone, A. Amico, L. Andò, M. Borghesi, S. Bulanov, S. Bulanov, D. Chatain, A. Fajstavr, L. Giuffrida, F. Grepl, S. Kar, J. Krasa, D. Kramer, G. Larosa, R. Leanza, T. Levato, M. Maggiore, L. Manti, G. Milluzzo, B. Odlozilik, V. Olsovcova, J.-P. Perin, J. Pipek, J. Psikal, G. Petringa, J. Ridky, F. Romano, B. Rus, A. Russo, F. Schillaci, V. Scuderi, A. Velyhan, R. Versaci, T. Wiste, M. Zakova, G. Korn. Quantum Beam Sci., 2(2018).

    [60] J. Bromage, S.-W. Bahk, I. A. Begishev, C. Dorrer, M. J. Guardalben, B. N. Hoffman, J. B. Oliver, R. G. Roides, E. M. Schiesser, M. J. Shoup, M. Spilatro, B. Webb, D. Weiner, J. D. Zuegel. High Power Laser Sci. Eng., 7(2019).

    [61] H. Kiriyama, A. S. Pirozhkov, M. Nishiuchi, Y. Fukuda, K. Ogura, A. Sagisaka, Y. Miyasaka, M. Mori, H. Sakaki, N. P. Dover, K. Kondo, J. K. Koga, T. Z. Esirkepov, M. Kando, K. Kondo. Opt. Lett., 43, 2595(2018).

    [62] H. Kiriyama, A. S. Pirozhkov, M. Nishiuchi, Y. Fukuda, K. Ogura, A. Sagisaka, Y. Miyasaka, H. Sakaki, N. P. Dover, K. Kondo, H. F. Lowe, A. Kon, J. K. Koga, T. Z. Esirkepov, N. Nakanii, K. Huang, M. Kando, K. Kondo. High Energy Density Phys., 36, 100771(2020).

    [63] A. S. Pirozhkov, I. W. Choi, J. H. Sung, S. K. Lee, T. J. Yu, T. M. Jeong, I. J. Kim, N. Hafz, C. M. Kim, K. H. Pae, Y.-C. Noh, D.-K. Ko, J. Lee, A. P. L. Robinson, P. Foster, S. Hawkes, M. Streeter, C. Spindloe, P. McKenna, D. C. Carroll, C.-G. Wahlström, M. Zepf, D. Adams, B. Dromey, K. Markey, S. Kar, Y. T. Li, M. H. Xu, H. Nagatomo, M. Mori, A. Yogo, H. Kiriyama, K. Ogura, A. Sagisaka, S. Orimo, M. Nishiuchi, H. Sugiyama, T. Z. Esirkepov, H. Okada, S. Kondo, S. Kanazawa, Y. Nakai, A. Akutsu, T. Motomura, M. Tanoue, T. Shimomura, M. Ikegami, I. Daito, M. Kando, T. Kameshima, P. Bolton, S. V. Bulanov, H. Daido, D. Neely. Appl. Phys. Lett., 94, 241102(2009).

    [64] A. Moulet, S. Grabielle, C. Cornaggia, N. Forget, T. Oksenhendler. Opt. Lett., 35, 3856(2010).

    [65] F. Verluise, V. Laude, Z. Cheng, C. Spielmann, P. Tournois. Opt. Lett., 25, 575(2000).

    [66] Y. Cai, W. Wang, C. Xia, J. Liu, L. Liu, C. Wang, Y. Xu, Y. Leng, R. Li, Z. Xu. Phys. Plasmas, 16, 103104(2009).

    [67] S. Kristoffer. Applications of laser-plasma acceleration(2022).

    [68] M. Geissel, M. S. Schollmeier, M. W. Kimmel, P. K. Rambo, J. Schwarz, B. W. Atherton, E. Brambrink. Rev. Sci. Instrum., 82, 053101(2011).

    [69] D. C. Gautier, K. A. Flippo, S. A. Letzring, J. W. T. Shimada, R. P. Johnson, T. R. Hurry, S. A. Gaillard, B. M. Hegelich. Rev. Sci. Instrum., 79, 10F547(2008).

    [70] B. Dromey, C. Bellei, D. C. Carroll, R. J. Clarke, J. S. Green, S. Kar, S. Kneip, K. Markey, S. R. Nagel, L. Willingale, P. McKenna, D. Neely, Z. Najmudin, K. Krushelnick, P. A. Norreys, M. Zepf. Laser Part. Beams, 27, 243(2009).

    [71] M. Nishiuchi, N. P. Dover, M. Hata, H. Sakaki, K. Kondo, H. F. Lowe, T. Miyahara, H. Kiriyama, J. K. Koga, N. Iwata, M. A. Alkhimova, A. S. Pirozhkov, A. Y. Faenov, T. A. Pikuz, A. Sagisaka, Y. Watanabe, M. Kando, K. Kondo, E. J. Ditter, O. C. Ettlinger, G. S. Hicks, Z. Najmudin, T. Ziegler, K. Zeil, U. Schramm, Y. Sentoku. Phys. Rev. Res., 2, 033081(2020).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Akira Kon, Mamiko Nishiuchi, Yuji Fukuda, Kotaro Kondo, Koichi Ogura, Akito Sagisaka, Yasuhiro Miyasaka, Nicholas P. Dover, Masaki Kando, Alexander S. Pirozhkov, Izuru Daito, Liu Chang, Il Woo Choi, Chang Hee Nam, Tim Ziegler, Hans-Peter Schlenvoigt, Karl Zeil, Ulrich Schramm, Hiromitsu Kiriyama. Characterization of the plasma mirror system at the J-KAREN-P facility[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2022, 10(4): 04000e25

    Download Citation

    EndNote(RIS)BibTexPlain Text
    Save article for my favorites
    Paper Information

    Category: Research Articles

    Received: Dec. 9, 2021

    Accepted: Jun. 9, 2022

    Published Online: Aug. 11, 2022

    The Author Email: Akira Kon (kon.akira@qst.go.jp)

    DOI:10.1017/hpl.2022.15

    Topics