High Power Laser Science and Engineering, Volume. 12, Issue 4, 04000e39(2024)

High-energy laser facility PHELIX at GSI: latest advances and extended capabilities

Zs. Major1,2、*, U. Eisenbarth1, B. Zielbauer1, C. Brabetz1, J. B. Ohland1,3, Y. Zobus1, S. Roeder1,4, D. Reemts1, S. Kunzer1, S. Götte1, D. Neidherr1, J. Hornung1, P. Kewes1, D. Schumacher1, D. Beck1, P. Hesselbach1,5, M. Malki1,4, P. Neumayer1,5, K. Weyrich1, A. Tauschwitz1, and V. Bagnoud1,2,4
Author Affiliations
  • 1GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH, Darmstadt, Germany
  • 2Helmholtz-Institut Jena, Jena, Germany
  • 3Laboratoire pour I’Utilisation des Lasers Intenses, Ecole Polytechnique, Palaiseau Cedex, France
  • 4Institut für angewandte Physik, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt, Germany
  • 5Institut für angewandte Physik, Goethe-Universität Frankfurt, Frankfurt am Main, Germany
  • show less
    References(64)

    [1] V. Bagnoud, B. Aurand, A. Blazevic, S. Borneis, C. Bruske, B. Ecker, U. Eisenbarth, J. Fils, A. Frank, E. Gaul, S. Goette, C. Haefner, T. Hahn, K. Harres, H. M. Heuck, D. Hochhaus, D. H. H. Hoffmann, D. Javorkova, H. J. Kluge, T. Kuehl, S. Kunzer, M. Kreutz, T. Merz-Mantwill, P. Neumayer, E. Onkels, D. Reemts, O. Rosmej, M. Roth, T. Stoehlker, A. Tauschwitz, B. Zielbauer, D. Zimmer, K. Witte. Appl. Phys. B, 100, 137(2010).

    [2] A. Frank, A. Blazevic, V. Bagnoud, M. M. Basko, M. Boerner, W. Cayzac, D. Kraus, T. Hessling, D. H. H. Hoffmann, A. Ortner, A. Otten, A. Pelka, D. Pepler, D. Schumacher, A. Tauschwitz, M. Roth. Phys. Rev. Lett., 115001(2013).

    [3] W. Cayzac, A. Frank, A. Ortner, V. Bagnoud, M. M. Basko, S. Bedacht, C. Blaeser, A. Blazevic, S. Busold, O. Deppert, J. Ding, M. Ehret, P. Fiala, S. Frydrych, D. O. Gericke, L. Hallo, J. Helfrich, D. Jahn, E. Kjartansson, A. Knetsch, D. Kraus, G. Malka, N. W. Neumann, K. Pepitone, D. Pepler, S. Sander, G. Schaumann, T. Schlegel, N. Schroeter, D. Schumacher, M. Seibert, A. Tauschwitz, J. Vorberger, F. Wagner, S. Weih, Y. Zobus, M. Roth. Nat. Commun., 8, 15693(2017).

    [4] F. Wagner, O. Deppert, C. Brabetz, P. Fiala, A. Kleinschmidt, P. Poth, V. A. Schanz, A. Tebartz, B. Zielbauer, M. Roth, T. Stoehlker, V. Bagnoud. Phys. Rev. Lett., 116, 205002(2016).

    [5] S. Busold, A. Almomani, V. Bagnoud, W. Barth, S. Bedacht, A. Blazevic, O. Boine-Frankenheim, C. Brabetz, T. Burris-Mog, T. E. Cowan, O. Deppert, M. Droba, H. Eickhoff, U. Eisenbarth, K. Harres, G. Hoffmeister, I. Hofmann, O. Jaeckel, R. Jaeger, M. Joost, S. Kraft, F. Kroll, M. Kaluza, O. Kester, Z. Lecz, T. Merz, F. Nuernberg, H. Al-Omari, A. Orzhekhovskaya, G. Paulus, J. Polz, U. Ratzinger, M. Roth, G. Schaumann, P. Schmidt, U. Schramm, G. Schreiber, D. Schumacher, T. Stoehlker, A. Tauschwitz, W. Vinzenz, F. Wagner, S. Yaramyshev, B. Zielbauer. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 740, 94(2014).

    [6] M. Zimmer, S. Scheuren, T. Ebert, G. Schaumann, C. Rodel, M. Roth, B. Schmitz, V. Bagnoud, J. Hornung. Phys. Rev. E, 104, 045210(2021).

    [7] J. Hornung, Y. Zobus, P. Boller, C. Brabetz, U. Eisenbarth, T. Kuehl, Zs. Major, J. B. Ohland, M. Zepf, B. Zielbauer, V. Bagnoud. High Power Laser Sci. Eng., 8, e24(2020).

    [8] V. Bagnoud, F. Wagner. High Power Laser Sci. Eng., 4, e39(2016).

    [9] F. Wagner, C. Brabetz, O. Deppert, M. Roth, T. Stoehlker, A. Tauschwitz, A. Tebartz, B. Zielbauer, V. Bagnoud. High Power Laser Sci. Eng., 4, e45(2016).

    [10] V. Bagnoud, J. Hornung, T. Schlegel, B. Zielbauer, C. Brabetz, M. Roth, P. Hilz, M. Haug, J. Schreiber, F. Wagner. Phys. Rev. Lett., 118, 255003(2017).

    [11] F. Wagner, J. Hornung, C. Schmidt, M. Eckhardt, M. Roth, T. Stoehlker, V. Bagnoud. Rev. Sci. Instrum., 88, 023503(2017).

    [12] O. N. Rosmej, M. Gyrdymov, M. M. Guenther, N. E. Andreev, P. Tavana, P. Neumayer, S. Zaehter, N. Zahn, V. S. Popov, N. G. Borisenko, A. Kantsyrev, A. Skobliakov, V. Panyushkin, A. Bogdanov, F. Consoli, X. F. Shen, A. Pukhov. Plasma Phys. Control. Fusion, 115024(2020).

    [13] B. Borm, D. Khaghani, P. Neumayer. Phys. Plasmas, 26, 023109(2019).

    [14] A. Morace, L. Fedeli, D. Batani, S. Baton, F. N. Beg, S. Hulin, L. C. Jarrott, A. Margarit, M. Nakai, M. Nakatsutsumi, P. Nicolai, N. Piovella, M. S. Wei, X. Vaisseau, L. Volpe, J. J. Santos. Phys. Plasmas, 102712(2014).

    [15] L. Ceurvorst, W. Theobald, M. J. Rosenberg, P. B. Radha, C. Stoeckl, R. Betti, K. S. Anderson, J. A. Marozas, V. N. Goncharov, E. M. Campbell, C. M. Shuldberg, R. W. Luo, W. Sweet, L. Aghaian, L. Carlson, B. Bachmann, T. Döppner, M. Hohenberger, K. Glize, R. H. H. Scott, A. Colaitis, S. P. Regan. Rev. Sci. Instrum., 105102(2022).

    [16] M. A. Barrios, K. B. Fournier, S. P. Regan, O. Landen, M. May, Y. P. Opachich, K. Widmann, D. K. Bradley, G. W. Collins. High Energy Density Phys., 9, 626(2013).

    [17] J. R. Rygg, R. F. Smith, A. E. Lazicki, D. G. Braun, D. E. Fratanduono, R. G. Kraus, J. M. McNaney, D. C. Swift, C. E. Wehrenberg, F. Coppari, M. F. Ahmed, M. A. Barrios, K. J. M. Blobaum, G. W. Collins, A. L. Cook, P. Di Nicola, E. G. Dzenitis, S. Gonzales, B. F. Heidl, M. Hohenberger, A. House, N. Izumi, D. H. Kalantar, S. F. Khan, T. R. Kohut, C. Kumar, N. D. Masters, D. N. Polsin, S. P. Regan, C. A. Smith, R. M. Vignes, M. A. Wall, J. Ward, J. S. Wark, T. L. Zobrist, A. Arsenlis, J. H. Eggert. Rev. Sci. Instrum., 043902(2020).

    [19] K. Schoenberg, V. Bagnoud, A. Blazevic, V. E. Fortov, D. O. Gericke, A. Golubev, D. H. H. Hoffmann, D. Kraus, I. V. Lomonosov, V. Mintsev, S. Neff, P. Neumayer, A. R. Piriz, R. Redmer, O. Rosmej, M. Roth, T. Schenkel, B. Sharkov, N. A. Tahir, D. Varentsov, Y. Zhao. Phys. Plasmas, 043103(2020).

    [20] J. B. Ohland. , “Design and setup of a post-compressor adaptive optics loop at PHELIX,” Ph.D. Thesis (Technische Universität Darmstadt, Germany, ).(2022).

    [21] M. Malki. , “Simulation and optimization of second-harmonic generation with incoherent broadband laser pulses,” Master’s Thesis (Technische Universität Darmstadt, Germany, ).(2022).

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

    [23] C. Dorrer, I. A. Begishev, A. V. Okishev, J. D. Zuegel. Opt. Lett., 32, 2143(2007).

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

    [25] H. Kiriyama, Y. Miyasaka, A. Kon, M. Nishiuchi, A. Sagisaka, H. Sasao, A. S. Pirozhkov, Y. Fukuda, K. Ogura, K. Kondo, N. Nakanii, Y. Mashiba, N. P. Dover, L. Chang, M. Kando, S. Bock, T. Ziegler, T. Pueschel, H.-P. Schlenvoigt, K. Zeil, U. Schramm. Photonics, 10, 997(2023).

    [26] F. Wagner, C. P. Joao, J. Fils, T. Gottschall, J. Hein, J. Koerner, J. Limpert, M. Roth, T. Stoehlker, V. Bagnoud. Appl. Phys. B, 116, 429(2014).

    [27] Y. Zobus, C. Brabetz, J.-P. Zou, V. Bagnoud. Conference on Lasers and Electro-Optics(2021).

    [28] Y. Zobus, C. Brabetz, M. Loeser, D. Albach, M. Siebold, V. Bagnoud. Opt. Express, 31, 5002(2023).

    [29] Y. Zobus, C. Brabetz, J. Hornung, J. B. Ohland, D. Reemts, J.-P. Zou, M. Loeser, D. Albach, U. Schramm, V. Bagnoud. High Power Laser Sci. Eng., e48(2023).

    [30] Y. Zobus. , “Design and implementation of a high-contrast, millijoule-level ultrafast optical parametric amplifier for high-intensity lasers,” Ph.D. Thesis (Technische Universität Darmstadt, Germany, ).(2023).

    [31] V. A. Schanz, C. Brabetz, D. J. Posor, D. Reemts, M. Roth, V. Bagnoud. Appl. Phys. B, 125, 61(2019).

    [32] V. A. Schanz, M. Roth, V. Bagnoud. J. Opt. Soc. Am. A, 36, 1735(2019).

    [33] S. Roeder, Y. Zobus, C. Brabetz, V. Bagnoud. High Power Laser Sci. Eng., 10, e34(2022).

    [35] V. A. Schanz, F. Wagner, M. Roth, V. Bagnoud. Opt. Express, 25, 9252(2017).

    [36] V. A. Schanz, F. Wagner, V. Bagnoud, M. Roth. , , , and , “Measurement Device – Rauschverringerung durch Winkelanpassung interagierender Strahlen,” Patent No. WO2018/046636A1; PCT/EP2017/072540 ().(2016).

    [37] J. B. Ohland, U. Eisenbarth, C. Brabetz, V. Bagnoud, M. Roth8th Conference of the International Committee on Ultrahigh Intensity Lasers. , , , , and , in ().(2018).

    [39] S. Akturk, X. Gu, P. Bowlan, R. Trebino. J. Opt., 12, 093001(2010).

    [40] J. B. Ohland, U. Eisenbarth, B. Zielbauer, Y. Zobus, D. Posor, J. Hornung, D. Reemts, V. Bagnoud. High Power Laser Sci. Eng., 10, e18(2022).

    [41] D. Beck, K. Blaum, H. Brand, F. Herfurth, S. Schwarz. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 527, 567(2004).

    [43] F. Barbato, S. Atzeni, D. Batani, D. Bleiner, G. Boutoux, C. Brabetz, P. Bradford, D. Mancelli, P. Neumayer, A. Schiavi, J. Trela, L. Volpe, G. Zeraouli, N. Woolsey, L. Antonelli. Sci. Rep., 9, 18805(2019).

    [45] P. Puyuelo-Valdes, J. L. Henares, F. Hannachi, T. Ceccotti, J. Domange, M. Ehret, E. d’Humieres, L. Lancia, J.-R. Marques, X. Ribeyre, J. J. Santos, V. Tikhonchuk, M. Tarisien. Phys. Plasmas, 26, 123109(2019).

    [46] S. N. Chen, M. Vranic, T. Gangolf, E. Boella, P. Antici, M. Bailly-Grandvaux, P. Loiseau, H. Pepin, G. Revet, J. J. Santos, A. M. Schroer, M. Starodubtsev, O. Willi, L. O. Silva, E. d’Humieres, J. Fuchs. Sci. Rep., 7, 13505(2017).

    [47] J. R. Marques, L. Lancia, P. Loiseau, P. Forestier-Colleoni, M. Tarisien, E. Atukpor, V. Bagnoud, C. Brabetz, F. Consoli, J. Domange, F. Hannachi, P. Nicolai, M. Salvadori, B. Zielbauer. Matter Radiat. Extremes, 9, 024001(2024).

    [48] J. Hornung, Y. Zobus, H. Lorenté, C. Brabetz, B. Zielbauer, V. Bagnoud. High Power Laser Sci. Eng., 12, e10(2023).

    [49] D. Kalantar, J. Belak, G. Collins, J. Colvin, H. Davies, J. Eggert, T. Germann, J. Hawreliak, B. Holian, K. Kadau, P. Lomdahl, H. Lorenzana, M. Meyers, K. Rosolankova, M. Schneider, J. Sheppard, J. Stölken, J. Wark. Phys. Rev. Lett., 075502(2005).

    [50] S. H. Glenzer, R. Redmer. Rev. Mod. Phys., 81, 1625(2009).

    [51] G. J. Linford, B. C. Johnson, J. S. Hildum, W. E. Martin, K. Snyder, R. D. Boyd, W. L. Smith, C. L. Vercimak, D. Eimerl, J. T. Hunt. Appl. Opt., 21, 3633(1982).

    [52] V. G. Dmitriev, M. V. Osipov, V. N. Puzyrev, A. T. Sahakyan, A. N. Starodub, B. L. Vasin. J. Phys. B At. Mol. Opt., 45, 165401(2012).

    [53] J. P. Phillips, S. Banerjee, J. Smith, M. Fitton, T. Davenne, K. Ertel, P. Mason, T. Butcher, M. De Vido, J. Greenhalgh, C. Edwards, C. Hernandez-Gomez, J. Collier. Opt. Express, 24, 19682(2016).

    [54] J. P. Phillips, S. Banerjee, K. Ertel, P. Mason, J. Smith, T. Butcher, M. De Vido, C. Edwards, C. Hernandez-Gomez, J. Collier. Opt. Lett., 45, 2946(2020).

    [55] L. Ruggles, J. Porter, P. Rambo, W. Simpson, M. Vargas, G. Bennett, I. Smith. Rev. Sci. Instrum., 74, 2206(2003).

    [56] T. Döppner, D. C. Swift, A. L. Kritcher, B. Bachmann, G. W. Collins, D. A. Chapman, J. Hawreliak, D. Kraus, J. Nilsen, S. Rothman, L. X. Benedict, E. Dewald, D. E. Fratanduono, J. A. Gaffney, S. H. Glenzer, S. Hamel, O. L. Landen, H. J. Lee, S. LePape, T. Ma, M. J. MacDonald, A. G. MacPhee, D. Milathianaki, M. Millot, P. Neumayer, P. A. Sterne, R. Tommasini, R. W. Falcone. Phys. Rev. Lett., 025001(2018).

    [57] S. White, B. Kettle, J. Vorberger, C. L. S. Lewis, S. H. Glenzer, E. Gamboa, B. Nagler, F. Tavella, H. J. Lee, C. D. Murphy, D. O. Gericke, D. Riley. Phys. Rev. Res., 2, 033366(2020).

    [58] T. G. White, J. Vorberger, C. R. D. Brown, B. J. B. Crowley, P. Davis, S. H. Glenzer, J. W. O. Harris, D. C. Hochhaus, S. Le Pape, T. Ma, C. D. Murphy, P. Neumayer, L. K. Pattison, S. Richardson, D. O. Gericke, G. Gregori. Sci. Rep., 2, 889(2012).

    [59] A. Descamps, B. K. Ofori-Okai, K. Appel, V. Cerantola, A. Comley, J. H. Eggert, L. B. Fletcher, D. O. Gericke, S. Goede, O. Humphries, O. Karnbach, A. Lazicki, R. Loetzsch, D. McGonegle, C. A. J. Palmer, C. Plueckthun, T. R. Preston, R. Redmer, D. G. Senesky, C. Strohm, I. Uschmann, T. G. White, L. Wollenweber, G. Monaco, J. S. Wark, J. B. Hastings, U. Zastrau, G. Gregori, S. H. Glenzer, E. E. McBride. Sci. Rep., 10, 14564(2020).

    [60] J. Bai. , “Development of the timing system for the bunch-to-bucket transfer between the FAIR accelerators,” Ph.D. Thesis (Goethe-Universität Frankfurt, Germany, ).(2017).

    [61] C. Prados, R. Bär, D. Beck, J. Hoffmann, N. Kurz, S. Rauch, W. Terpstra, M. Zweig, M. KreiderProceedings of ICALEPCS2013. , , , , , , , , and , in (), p. 1288.(2013).

    [62] N. Kurz. , “White Rabbit applications for FAIR experiments,” GSI Scientific Report ().(2013).

    [63] P. Hesselbach, J. Lütgert, V. Bagnoud, R. Belikov, O. Humphries, B. Lindqvist, G. Schaumann, A. Tauschwitz, D. Varentsov, K. Weyrich, B. Winkler, X. Yu, B. Zielbauer, D. Kraus, D. Riley, Zs. Major, P. Neumayer. , , , , , , , , , , , , , , , , and , “Platform for combined heavy-ion/high-energy laser experiments,” in preparation ().(2024).

    [64] J. Lütgert, P. Hesselbach, M. Schörner, V. Bagnoud, R. Belikov, P. Drechsel, B. Heuser, O. Humphries, P. Katrik, B. Lindqvist, C. Qu, R. Redmer, D. Riley, G. Schaumann, S. Schumacher, A. Tauschwitz, D. Varentsov, K. Weyrich, X. Yu, B. Zielbauer, P. Neumayer Zs. Major, D. Kraus. Matter Radiat. Extremes, 9, 047802(2024).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Zs. Major, U. Eisenbarth, B. Zielbauer, C. Brabetz, J. B. Ohland, Y. Zobus, S. Roeder, D. Reemts, S. Kunzer, S. Götte, D. Neidherr, J. Hornung, P. Kewes, D. Schumacher, D. Beck, P. Hesselbach, M. Malki, P. Neumayer, K. Weyrich, A. Tauschwitz, V. Bagnoud. High-energy laser facility PHELIX at GSI: latest advances and extended capabilities[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2024, 12(4): 04000e39

    Download Citation

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

    Received: Feb. 16, 2024

    Accepted: Mar. 25, 2024

    Posted: Mar. 26, 2024

    Published Online: Sep. 20, 2024

    The Author Email: Zs. Major (z.slattery-major@gsi.de)

    DOI:10.1017/hpl.2024.17

    Topics