Abstract

Optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA) operation with low gain by seeding with high-energy, clean pulses is shown to significantly improve the contrast to better than 1010to1011 in a high-intensity Ti:sapphire laser system that is based on chirped-pulse amplification. In addition to the high-contrast broadband, high-energy output from the final amplifier is achieved with a flat-topped spatial profile of filling factor near 77%. This is the result of pump beam spatial profile homogenization with diffractive optical elements. Final pulse energies exceed 30 J, indicating capability for reaching peak powers in excess of 500 TW.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. X. Liang, Y. Leng, C. Wang, C. Li, L. Lin, B. Zhao, Y. Jiang, X. Lu, M. Hu, C. Zhang, H. Lu, D. Yin, Y. Jiang, X. Lu, H. Wei, J. Zhu, R. Li, and Z. Xu, Opt. Express 15, 15335 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. M. Aoyama, K. Yamakawa, Y. Akahane, J. Ma, N. Inoue, H. Ueda, and H. Kiriyama, Opt. Lett. 28, 1594 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. D. Umstadter, Phys. Plasmas 8, 1774 (2001).
    [CrossRef]
  4. F. Ple, M. Pittman, G. Jamelot, and J. P. Chambaret, Opt. Lett. 32, 238 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
    [CrossRef]
  6. A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
    [CrossRef]
  7. I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
    [CrossRef]
  8. F. Tavella, A. Marcinkevicius, and F. Krausz, New J. Phys. 8, 219 (2006).
    [CrossRef]
  9. K. Ertel, C. Hooker, S. J. Hawkes, B. T. Parry, and J. L. Collier, Opt. Express 16, 8039 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
    [CrossRef]
  11. L. M. Frantz and J. S. Nodvik, J. Appl. Phys. 34, 2346 (1963).
    [CrossRef]

2009 (2)

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

2008 (1)

2007 (2)

2006 (1)

F. Tavella, A. Marcinkevicius, and F. Krausz, New J. Phys. 8, 219 (2006).
[CrossRef]

2003 (1)

2001 (1)

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

1997 (1)

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

1992 (1)

A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
[CrossRef]

1963 (1)

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

Akahane, Y.

Akutsu, A.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Aoyama, M.

Bolton, P.

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

Bulanov, S.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Chambaret, J. P.

Collier, J. L.

K. Ertel, C. Hooker, S. J. Hawkes, B. T. Parry, and J. L. Collier, Opt. Express 16, 8039 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

Daido, H.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

Daito, I.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Dubietis, A.

A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
[CrossRef]

Ertel, K.

Frantz, L. M.

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

Hawkes, S. J.

Hooker, C.

Hu, M.

Inoue, N.

Jamelot, G.

Jiang, Y.

Jonusauskas, G.

A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
[CrossRef]

Kanazawa, S.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Kawanishi, S.

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

Kimura, T.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Kiriyama, H.

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

M. Aoyama, K. Yamakawa, Y. Akahane, J. Ma, N. Inoue, H. Ueda, and H. Kiriyama, Opt. Lett. 28, 1594 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Kondo, S.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Kotaki, H.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Krausz, F.

F. Tavella, A. Marcinkevicius, and F. Krausz, New J. Phys. 8, 219 (2006).
[CrossRef]

Langley, A. J.

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

Leng, Y.

Li, C.

Li, R.

Liang, X.

Lin, L.

Lu, H.

Lu, X.

Ma, J.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

M. Aoyama, K. Yamakawa, Y. Akahane, J. Ma, N. Inoue, H. Ueda, and H. Kiriyama, Opt. Lett. 28, 1594 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Marcinkevicius, A.

F. Tavella, A. Marcinkevicius, and F. Krausz, New J. Phys. 8, 219 (2006).
[CrossRef]

Matousek, P.

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

Mori, M.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Motomura, T.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Nakai, Y.

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Nodvik, J. S.

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

Ochi, Y.

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

Okada, H.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

Parry, B. T.

Piskarskas, A.

A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
[CrossRef]

Pittman, M.

Ple, F.

Ross, I. N.

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

Sagisaka, A.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Sasao, H.

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

Shimomura, T.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Tajima, T.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Tanaka, M.

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

Tanoue, M.

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

Tavella, F.

F. Tavella, A. Marcinkevicius, and F. Krausz, New J. Phys. 8, 219 (2006).
[CrossRef]

Towrie, M.

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

Ueda, H.

Umstadter, D.

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

Wang, C.

Wei, H.

Xu, Z.

Yamakawa, K.

Yin, D.

Zhang, C.

Zhao, B.

Zhu, J.

J. Appl. Phys. (1)

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

New J. Phys. (1)

F. Tavella, A. Marcinkevicius, and F. Krausz, New J. Phys. 8, 219 (2006).
[CrossRef]

Opt. Commun. (4)

M. Tanaka, H. Kiriyama, Y. Ochi, Y. Nakai, H. Sasao, H. Okada, H. Daido, P. Bolton, and S. Kawanishi, Opt. Commun. 282, 4401 (2009).
[CrossRef]

H. Kiriyama, M. Mori, Y. Nakai, T. Shimomura, M. Tanoue, A. Akutsu, H. Okada, T. Motomura, S. Kondo, S. Kanazawa, A. Sagisaka, J. Ma, I. Daito, H. Kotaki, H. Daido, S. Bulanov, T. Kimura, and T. Tajima, Opt. Commun. 282, 625 (2009).
[CrossRef]

A. Dubietis, G. Jonusauskas, and A. Piskarskas, Opt. Commun. 88, 437 (1992).
[CrossRef]

I. N. Ross, P. Matousek, M. Towrie, A. J. Langley, and J. L. Collier, Opt. Commun. 144, 125 (1997).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (2)

Phys. Plasmas (1)

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

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Diagram of the J-KAREN laser system.

Fig. 2
Fig. 2

Output energy from the FA as a function of incident pump energy.

Fig. 3
Fig. 3

Output beam profile of the FA.

Fig. 4
Fig. 4

Measured third-order cross correlation (normalized). Solid curve, 50 TW pulses; filled circles, > 100 TW pulses).

Metrics