Abstract

We report on the generation of 1.0PW, 30fs laser pulses at a 0.1Hz repetition rate from a chirped-pulse amplification Ti:sapphire laser system. The energy of the laser pulses is amplified up to 47J in a final three-pass booster amplifier having 96J pump energy. To the best of our knowledge, this is the first petawatt Ti:sapphire laser system at a 0.1Hz repetition rate. The shot-to-shot energy fluctuation of the laser pulses is as low as 0.53% in rms value, and the laser pulses have homogeneous flattop spatial beam profiles.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. Strickland and G. Mourou, Opt. Commun. 56, 219 (1985).
    [CrossRef]
  2. K. Yamakawa, M. Aoyama, S. Matsuoka, T. Kase, Y. Akahane, and H. Takuma, Opt. Lett. 23, 1468 (1998).
    [CrossRef]
  3. M. D. Perry, D. Pennington, B. C. Stuart, G. Tietbohl, J. A. Britten, C. Brown, S. Herman, B. Golick, M. Kartz, J. Miller, H. T. Powell, M. Vergino, and V. Yanovsky, Opt. Lett. 24, 160 (1999).
    [CrossRef]
  4. M. Aoyama, K. Yamakawa, Y. Akahane, J. Ma, N. Inoue, H. Ueda, and H. Kiriyama, Opt. Lett. 28, 1594 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. F. Ple, M. Pittman, G. Jamelot, and J.-P. Chambaret, Opt. Lett. . 32, 238 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. V. Yanovsky, V. Chvykov, G. Kalinchenko, P. Rousseau, T. Planchon, T. Matsuoka, A. Maksimchuk, J. Nees, G. Cheriaux, G. Mourou, and K. Krushelnick, Opt. Express 16, 2109 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
    [CrossRef]
  8. K. Ertel, C. Hooker, S. J. Hawkes, B. T. Parry, and J. L. Collier, Opt. Express 16, 8039 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. F. G. Patterson, J. Bonlie, D. Price, and B. White, Opt. Lett. 24, 963 (1999).
    [CrossRef]
  10. V. Chvykov, V. Yanovsky, S. W. Bahk, B. Kalintchenko, and G. Mourou, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Vol. 88 of OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2003), pp. 1045–1047.
  11. L. M. Frantz and J. S. Nodvik, J. Appl. Phys. 34, 2346 (1963).
    [CrossRef]
  12. J. H. Sung, T. J. Yu, S. K. Lee, T. M. Jeong, I. W. Choi, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Opt. Soc. Kor. 13, 53 (2009).
    [CrossRef]
  13. T. M. Jeong, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Kor. Phys. Soc. 52, 1767 (2008).
    [CrossRef]
  14. T. M. Jeong, I. W. Choi, N. Hafz, J. H. Sung, S. K. Lee, D.-K. Ko, and J. Lee, Jpn. J. App. Phys. 46, 7724 (2007).
    [CrossRef]

2009 (1)

J. H. Sung, T. J. Yu, S. K. Lee, T. M. Jeong, I. W. Choi, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Opt. Soc. Kor. 13, 53 (2009).
[CrossRef]

2008 (4)

T. M. Jeong, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Kor. Phys. Soc. 52, 1767 (2008).
[CrossRef]

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

V. Yanovsky, V. Chvykov, G. Kalinchenko, P. Rousseau, T. Planchon, T. Matsuoka, A. Maksimchuk, J. Nees, G. Cheriaux, G. Mourou, and K. Krushelnick, Opt. Express 16, 2109 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

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

2007 (2)

F. Ple, M. Pittman, G. Jamelot, and J.-P. Chambaret, Opt. Lett. . 32, 238 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

T. M. Jeong, I. W. Choi, N. Hafz, J. H. Sung, S. K. Lee, D.-K. Ko, and J. Lee, Jpn. J. App. Phys. 46, 7724 (2007).
[CrossRef]

2003 (2)

V. Chvykov, V. Yanovsky, S. W. Bahk, B. Kalintchenko, and G. Mourou, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Vol. 88 of OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2003), pp. 1045–1047.

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

1999 (2)

1998 (1)

1985 (1)

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

1963 (1)

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

Akahane, Y.

Aoyama, M.

Bahk, S. W.

V. Chvykov, V. Yanovsky, S. W. Bahk, B. Kalintchenko, and G. Mourou, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Vol. 88 of OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2003), pp. 1045–1047.

Bonlie, J.

Britten, J. A.

Brown, C.

Cary, J. R.

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

Chambaret, J.-P.

Cheriaux, G.

Choi, I. W.

J. H. Sung, T. J. Yu, S. K. Lee, T. M. Jeong, I. W. Choi, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Opt. Soc. Kor. 13, 53 (2009).
[CrossRef]

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

T. M. Jeong, I. W. Choi, N. Hafz, J. H. Sung, S. K. Lee, D.-K. Ko, and J. Lee, Jpn. J. App. Phys. 46, 7724 (2007).
[CrossRef]

Chvykov, V.

V. Yanovsky, V. Chvykov, G. Kalinchenko, P. Rousseau, T. Planchon, T. Matsuoka, A. Maksimchuk, J. Nees, G. Cheriaux, G. Mourou, and K. Krushelnick, Opt. Express 16, 2109 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

V. Chvykov, V. Yanovsky, S. W. Bahk, B. Kalintchenko, and G. Mourou, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Vol. 88 of OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2003), pp. 1045–1047.

Collier, J. L.

Ertel, K.

Frantz, L. M.

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

Golick, B.

Hafz, M. A. M.

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

Hafz, N.

T. M. Jeong, I. W. Choi, N. Hafz, J. H. Sung, S. K. Lee, D.-K. Ko, and J. Lee, Jpn. J. App. Phys. 46, 7724 (2007).
[CrossRef]

Hawkes, S. J.

Herman, S.

Hong, K.-H.

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

Hooker, C.

Hosokai, T.

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

Inoue, N.

Jamelot, G.

Jeong, T. M.

J. H. Sung, T. J. Yu, S. K. Lee, T. M. Jeong, I. W. Choi, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Opt. Soc. Kor. 13, 53 (2009).
[CrossRef]

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

T. M. Jeong, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Kor. Phys. Soc. 52, 1767 (2008).
[CrossRef]

T. M. Jeong, I. W. Choi, N. Hafz, J. H. Sung, S. K. Lee, D.-K. Ko, and J. Lee, Jpn. J. App. Phys. 46, 7724 (2007).
[CrossRef]

Kalinchenko, G.

Kalintchenko, B.

V. Chvykov, V. Yanovsky, S. W. Bahk, B. Kalintchenko, and G. Mourou, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Vol. 88 of OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2003), pp. 1045–1047.

Kartz, M.

Kase, T.

Kiriyama, H.

Ko, D.-K.

J. H. Sung, T. J. Yu, S. K. Lee, T. M. Jeong, I. W. Choi, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Opt. Soc. Kor. 13, 53 (2009).
[CrossRef]

T. M. Jeong, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Kor. Phys. Soc. 52, 1767 (2008).
[CrossRef]

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

T. M. Jeong, I. W. Choi, N. Hafz, J. H. Sung, S. K. Lee, D.-K. Ko, and J. Lee, Jpn. J. App. Phys. 46, 7724 (2007).
[CrossRef]

Krushelnick, K.

Kulagin, V. V.

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

Lee, J.

J. H. Sung, T. J. Yu, S. K. Lee, T. M. Jeong, I. W. Choi, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Opt. Soc. Kor. 13, 53 (2009).
[CrossRef]

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

T. M. Jeong, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Kor. Phys. Soc. 52, 1767 (2008).
[CrossRef]

T. M. Jeong, I. W. Choi, N. Hafz, J. H. Sung, S. K. Lee, D.-K. Ko, and J. Lee, Jpn. J. App. Phys. 46, 7724 (2007).
[CrossRef]

Lee, S. K.

J. H. Sung, T. J. Yu, S. K. Lee, T. M. Jeong, I. W. Choi, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Opt. Soc. Kor. 13, 53 (2009).
[CrossRef]

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

T. M. Jeong, I. W. Choi, N. Hafz, J. H. Sung, S. K. Lee, D.-K. Ko, and J. Lee, Jpn. J. App. Phys. 46, 7724 (2007).
[CrossRef]

Ma, J.

Maksimchuk, A.

Matsuoka, S.

Matsuoka, T.

Miller, J.

Mourou, G.

V. Yanovsky, V. Chvykov, G. Kalinchenko, P. Rousseau, T. Planchon, T. Matsuoka, A. Maksimchuk, J. Nees, G. Cheriaux, G. Mourou, and K. Krushelnick, Opt. Express 16, 2109 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

V. Chvykov, V. Yanovsky, S. W. Bahk, B. Kalintchenko, and G. Mourou, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Vol. 88 of OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2003), pp. 1045–1047.

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

Nees, J.

Nodvik, J. S.

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

Pae, K. H.

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

Parry, B. T.

Patterson, F. G.

Pennington, D.

Perry, M. D.

Pittman, M.

Planchon, T.

Ple, F.

Powell, H. T.

Price, D.

Rousseau, P.

Strickland, D.

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

Stuart, B. C.

Sung, J. H.

J. H. Sung, T. J. Yu, S. K. Lee, T. M. Jeong, I. W. Choi, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Opt. Soc. Kor. 13, 53 (2009).
[CrossRef]

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

T. M. Jeong, I. W. Choi, N. Hafz, J. H. Sung, S. K. Lee, D.-K. Ko, and J. Lee, Jpn. J. App. Phys. 46, 7724 (2007).
[CrossRef]

Takuma, H.

Tietbohl, G.

Ueda, H.

Vergino, M.

White, B.

Yamakawa, K.

Yanovsky, V.

Yu, T. J.

J. H. Sung, T. J. Yu, S. K. Lee, T. M. Jeong, I. W. Choi, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Opt. Soc. Kor. 13, 53 (2009).
[CrossRef]

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

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

J. Kor. Phys. Soc. (1)

T. M. Jeong, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Kor. Phys. Soc. 52, 1767 (2008).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Kor. (1)

J. H. Sung, T. J. Yu, S. K. Lee, T. M. Jeong, I. W. Choi, D.-K. Ko, and J. Lee, J. Opt. Soc. Kor. 13, 53 (2009).
[CrossRef]

Jpn. J. App. Phys. (1)

T. M. Jeong, I. W. Choi, N. Hafz, J. H. Sung, S. K. Lee, D.-K. Ko, and J. Lee, Jpn. J. App. Phys. 46, 7724 (2007).
[CrossRef]

Nat. Photon. (1)

M. A. M. Hafz, T. M. Jeong, I. W. Choi, S. K. Lee, K. H. Pae, V. V. Kulagin, J. H. Sung, T. J. Yu, K.-H. Hong, T. Hosokai, J. R. Cary, D.-K. Ko, and J. Lee, Nat. Photon. 2, 571 (2008).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

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

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (5)

Other (1)

V. Chvykov, V. Yanovsky, S. W. Bahk, B. Kalintchenko, and G. Mourou, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Vol. 88 of OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2003), pp. 1045–1047.

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Schematics of the 0.1 Hz 1.0 PW CPA Ti:sapphire laser system.

Fig. 2
Fig. 2

Optical layout of the three-pass booster amplifier. The fluorescence image of Ti:sapphire crystal pumped by 96 J green laser pulses and the spatial beam profile of the seed beam can be seen.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Experimental (circles) and calculated (triangles) output energies as a function of pump energy in the final booster amplifier. (b) Calculated and (c) measured spatial beam profiles of the amplified IR beam after the final booster amplifier.

Fig. 4
Fig. 4

Output energies measured at 0.1 Hz for a 96 J pump energy in the final booster amplifier.

Fig. 5
Fig. 5

Temporal intensity profile reconstructed by a single-shot SPIDER. The dashed line represents the temporal intensity profile of the transform-limited pulse. The inset shows spectra of the input pulse (dotted line) and output pulse (solid line) in the booster amplifier and the spectral phase (dashed line) reconstructed by the SPIDER.

Metrics