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

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

doi:10.1017/hpl.2022.15

[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).