High Power Laser Science and Engineering, Volume. 13, Issue 4, 04000e65(2025)

Assessing optical damage risks by simulating the amplification of back-reflection in a multi-petawatt laser system

Dmitrii Nistor1,2, Alice Diana Dumitru1,2,3, Christophe Derycke4, Olivier Chalus4, Daniel Ursescu1,3, and Catalin Ticos1,2
Author Affiliations
  • 1Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics (ELI-NP), https://ror.org/048m5jb39Horia Hulubei National Institute of Physics and Nuclear Engineering, Măgurele, Romania
  • 2Engineering and Applications of Lasers and Accelerators Doctoral School (SDIALA), National University of Science and Technology Politehnica of Bucharest, Bucharest, Romania
  • 3Physics Doctoral School, https://ror.org/02x2v6p15University of Bucharest, Măgurele, Romania
  • 4Thales LAS France, Elancourt, France
  • show less
    References(46)

    [1] D. Strickland, G. Mourou. Opt. Commun., 55, 447(1985).

    [2] S. A. Gales, K. Tanaka, D. Balabanski, F. Negoita, D. Stutman, O Tesileanu, C. Ur, D. Ursescu, I. Andrei, S. Ataman, M Cernaianu, L. D’Alessi, I. Dancus, B. Diaconescu, N. Djourelov, D. Filipescu, P. Ghenuche, D. G. Ghita, C. Matei, K. Seto, M. Zeng, N. Zamfir. Rep. Prog. Phys., 9, 094301(2018).

    [3] K. A. Tanaka, K. M. Spohr, D. L. Balabanski, S. Balascuta, L. Capponi, M. O. Cernaianu, M. Cuciuc, A. Cucoanes, I. Dancus, A. Dhal, B. Diaconescu, D. Doria, P. Ghenuche, D. G. Ghita, S. Kisyov, V. Nastasa, J. F. Ong, F. Rotaru, D. Sangwan, P.-A. Söderström, D. Stutman, G. Suliman, O. Tesileanu, L. Tudor, N. Tsoneva, C. A. Ur, D. Ursescu, N. V. Zamfir. Matter Radiat. Extrem., 5, 024402(2020).

    [4] M. Borghesi, A. Mackinnon, D. H. Campbell, D. G. Hicks, S. Kar, P. K. Patel, D. Price, L. Romagnani, A. Schiavi, O. Willi. Phys. Rev. Lett., 92, 055003(2004).

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

    [6] C. Qin, H. Zhang, S. Li, N. Wang, A. Li, L. Fan, X. Lu, J. Li, R. Xu, C. Wang, X. Liang, Y. Leng, B. Shen, L. Ji, R. Li. Commun. Phys., 5, 124(2022).

    [7] F. Brun, L. Ribotte, G. Boutoux, X. Davoine, P. E. Masson-Laborde, Y. Sentoku, N. Iwata, N. Blanchot, D. Batani, I. Lantuéjoul, L. Lecherbourg, B. Rosse, C. Rousseaux, B. Vauzour, D. Raffestin, E. D’Humières, X. Ribeyre. Matter Radiat. Extrem., 9, 057203(2024).

    [8] T. M. Ostermayr, C. Kreuzer, F. S. Englbrecht, J. Gebhard, J. Hartmann, A. Huebl, D. Haffa, P. Hilz, K. Parodi, J. Wenz, M. E. Donovan, G. Dyer, E. Gaul, J. Gordon, M. Martinez, E. Mccary, M. Spinks, G. Tiwari, B. M. Hegelich, J. Schreiber. Nat. Commun., 11, 6174(2020).

    [9] M. Mirzaie, C. I. Hojbota, D. Y. Kim, V. B. Pathak, T. G. Pak, C. M. Kim, H. W. Lee, J. W. Yoon, S. K. Lee, Y. J. Rhee, M. Vranic, Ó. Amaro, K. Y. Kim, J. H. Sung, C. H. Nam. Nat. Photonics, 18, 1212(2024).

    [10] C. N. Danson, C. Haefner, J. Bromage, T. Butcher, J.-C. F. Chanteloup, E. A. Chowdhury, A. Galvanauskas, L. A. Gizzi, J. Hein, D. I. Hillier, N. W. Hopps, Y. Kato, E. A. Khazanov, R. Kodama, G. Korn, R. Li, Y. Li, J. Limpert, J. Ma, C. H. Nam, D. Neely, D. Papadopoulos, R. R. Penman, L. Qian, J. J. Rocca, A. A. Shaykin, C. W. Siders, C. Spindloe, S. Szatmári, R. M. G. M. Trines, J. Zhu, P. Zhu, J. D. Zuegel. High Power Laser Sci. Eng., 7, e54(2019).

    [11] B. Shi, J. Li, S. Ye, H. Nie, K. Yang, J. He, T. Li, B. Zhang. Opt. Express, 30, 11026(2022).

    [12] R. Dabu. Crystals, 9, 347(2019).

    [13] V. Meghdadi, J.-P. Cances, F. Chevallier, B. Rojat, J.-M. Dumas. Ann. Télécommun., 53, 4(1998).

    [14] T. Chapman, P. Michel, J.-M. G. Di Nicola, R. L. Berger, P. K. Whitman, J. D. Moody, K. R. Manes, M. L. Spaeth, M. A. Belyaev, C. A. Thomas, B. J. MacGowan. J. Appl. Phys., 125, 033101(2019).

    [15] S. K. Mishra, A. Andreev, M. P. Kalashinikov. Opt. Express, 25, 11637(2017).

    [16] O. Chalus, C. Derycke, M. Charbonneau, S. Pasternak, S. Ricaud, P. Fischer, V. Scutelnic, E. Gaul, G. Korn, S. Norbaev, S. Popa, L. Vasescu, A. Toma, G. Cojocaru, I. Dancus. High Power Laser Sci. Eng., 12, e90(2024).

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

    [18] A. Kon, M. Nishiuchi, Y. Fukuda, K. Kondo, K. Ogura, A. Sagisaka, Y. Miyasaka, N. P. Dover, M. Kando, A. S. Pirozhkov, I. Daito, L. Chang, I. W. Choi, C. H. Nam, T. Ziegler, H.-P. Schlenvoigt, K. Zeil, U. Schramm, H. Kiriyama. High Power Laser Sci. Eng., 10, e25(2022).

    [19] D. Doria, M. O. Cernaianu, P. Ghenuche, D. Stutman, K. A. Tanaka, C. Ticos, C. A. Ur. J. Inst., 15, C09053(2020).

    [20] I. Dancus, G. V. Cojocaru, R. Schmelz, D. Matei, L. Vasescu, D. Nistor, A.-M. Talposi, V. Iancu, G. P. Bleotu, A. Naziru, A. Lazar, A. Dumitru, A. Toma, M. Neagoe, S. Popa, S. Norbaev, C. Alexe, A. Calin, C. Ene, A. Toader, N. Stan, M. Caragea, S. Moldoveanu, O. Chalus, C. Derycke, C. Radier, S. Ricaud, V. Leroux, C. Richard, F. Lureau, A. Baleanu, R. Banici, A. Ailincutei, I. Moroianu, A. Gradinariu, C. Caldararu, C. Capiteanu, D. Ursescu, D. Doria, O. Tesileanu, T. Jitsuno, R. Dabu, K. A Tanaka, S. Gales, C. A. Ur. EPJ Web Conf., 266, 13008(2022).

    [21] F. Lureau, G. Matras, O. Chalus, C. Derycke, T. Morbieu, C. Radier, O. Casagrande, S. Laux, S. Ricaud, G. Rey, A. Pellegrina, C. Richard, L. Boudjemaa, C. Simon-Boisson, A. Baleanu, R. Banici, A. Gradinariu, C. Caldararu, B. De Boisdeffre, P. Ghenuche, A. Naziru, G. Kolliopoulos, L. Neagu, R. Dabu, I. Dancus, D. Ursescu. High Power Laser Sci. Eng., 8, e43(2020).

    [22] C. Radier, O. Chalus, M. Charbonneau, S. Thambirajah, G. Deschamps, S. David, J. Barbe, E. Etter, G. Matras, S. Ricaud, V. Leroux, C. Richard, F. Lureau, A. Baleanu, R. Banici, A. Gradinariu, C. Caldararu, C. Capiteanu, A. Naziru, B. Diaconescu, V. Iancu, R. Dabu, D. Ursescu, I. Dancus, C. A. Ur, K. A. Tanaka, N. V. Zamfir. High Power Laser Sci. Eng., 10, e21(2022).

    [24] A. M. Val’shin, C. M. Pershin, G. M. Mikheev. Bull. Lebedev Phys. Inst., 46, 191(2019).

    [25] E. G. Nagham, A. Sari, P. Venet, S. Genies, P. Azaïs. J. Energy Storage, 33, 102039(2021).

    [26] D. Karimi, H. Behi, J. Van Mierlo, M. Berecibar. J. Energy Storage, 27, 3119(2022).

    [28] S. Bock, F. M. Herrmann, T. Püschel, U. Helbig, R. Gebhardt, J. J. Lötfering, R. Pausch, K. Zeil, T. Ziegler, A. Irman, T. Oksenhendler, A. Kon, M. Nishuishi, H. Kiriyama, K. Kondo, T. Toncian, U. Schramm. Crystals, 10, 847(2020).

    [30] K. K. Sharma. Optics: Principles and Applications(2006).

    [31] V. Bagnoud, D. Zimmer, B. Ecker, T. Kuehl. Conference on Lasers and Electro-Optics, 1(2009).

    [32] D. N. Schimpf, E. Seise, J. Limpert, A. Tünnermann. Opt. Express, 16, 10664(2008).

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

    [34] F. Quéré, H. Vincenti. High Power Laser Sci. Eng., 9, e6(2021).

    [35] A. A. Andreev, V. M. Komarov, A. V. Charukhchev, K. Yu. Platonov. Opt. Spectrosc., 102, 944(2007).

    [36] C. Le Blanc, P. Curley, F. Salin. Opt. Commun. Eng., 131, 191(1996).

    [37] D. F. Hotz. Appl. Opt., 4, 527(1965).

    [38] F. Riehle. Frequency Standards: Basics and Applications(2003).

    [40] L. M. Frantz, V. S. Nodvik. J. Appl. Phys., 34, 2346(1963).

    [41] F. L. Pedrotti, L. M. Pedrotti, L. S. Pedrotti. Introduction to Optics(2017).

    [43] S. Backus, C. G. Durfee, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn. Rev. Sci. Instrum., 69, 1207(1998).

    [44] F. Plé. , “Study of the transverse lasing in big size crystals of Ti:Sa. Application to the design of the peta-watt high-energy amplifier of the pilot laser of the LASERIX facility”, (Université Paris-Sud, 2007)..

    [46] A. Giulietti, D. Giulietti. J. Plasma Phys., 81, 495810608(2015).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Dmitrii Nistor, Alice Diana Dumitru, Christophe Derycke, Olivier Chalus, Daniel Ursescu, Catalin Ticos. Assessing optical damage risks by simulating the amplification of back-reflection in a multi-petawatt laser system[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2025, 13(4): 04000e65

    Download Citation

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

    Category: Research Articles

    Received: Apr. 9, 2025

    Accepted: Jun. 24, 2025

    Published Online: Sep. 24, 2025

    The Author Email:

    DOI:10.1017/hpl.2025.10049

    CSTR:32185.14.hpl.2025.10049

    Topics