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Metrology for sub-Rayleigh-length target positioning in ～1022W/cm2 laser-plasma experiments

High Power Laser Science and Engineering 2024年第3期 95-110页

作者： E.A.Vishnyakov A.Sagisaka K.Ogura T.Zh.Esirkepov B.Gonzalez-Izquierdo C.D.armstrong T.A.Pikuz S.A.Pikuz W.Yan T.M.Jeong S.Singh P.Hadjisolomou O.Finke G.M.Grittani M.Nevrkla C.M.Lazzarini A.Velyhan T.Hayakawa Y.Fukuda J.K.Koga M.Ishino K.Kondo Y.Miyasaka A.Kon M.Nishikino Y.V.Nosach D.Khikhlukha I.P.Tsygvintsev D.Kumar J.Nejdl D.Margarone P.V.Sasorov S.Weber M.Kando H.Kiriyama Y.Kato,G.Korn K.Kondo S.V.Bulanov T.Kawachi A.S.Pirozhkov ELI Beamlines Facility The Extreme Light Infrastructure ERIC Kansai Institute for Photon Science (KPSI) Central Laser Facility Rutherford Appleton LaboratorySTFC Institute for Open and Transdisciplinary Research Initiatives Osaka University HB11 Energy Holdings Key Laboratory for Laser Plasmas (Ministry of Education) School of Physics and AstronomyShanghai Jiao Tong University Collaborative Innovation Center of IFSA Shanghai Jiao Tong University Institute of Plasma Physics ASCR FZU±Institute of Physics ASCR Czech Technical University in Prague Institute of Laser Engineering Osaka University Institute of Physics National Academy of Sciences of Ukraine isteq ar

Tight focusing with very small f-numbers is necessary to achieve the highest at-focus ***,tight focusing imposes strong demands on precise target positioning in-focus to achieve the highest on-target irradiance We describe several near-infrared,visible,ultraviolet and soft and hard X-ray diagnostics employed in a～1022W/cm2laser±plasma *** used nearly 10 J total energy femtosecond laser pulses focused into an approximately1.3-μm focal spot on 5±20μm thick stainless-steel *** discuss the applicability of these diagnostics to determine the best in-focus target position with approximately 5μm accuracy （i.e.,around half of the short Rayleigh length）and show that several diagnostics （in particular,3ωreflection and on-axis hard X-rays） can ensure this *** demonstrated target positioning within several micrometers from the focus,ensuring over 80%of the ideal peak laser intensity *** approach is relatively fast （it requires 10±20 laser shots） and does not rely on the coincidence of low-power and high-power focal planes.

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