Co všechno mohou o laserových svazcích prozradit jejich fluenční skeny?

Bylo dosaženo významného pokroku při určování vlastností fokusovaných laserových svazků pro účely správné interpretace interakčních experimentů laserového záření s hmotou. Ukazuje se, že znalost příčného rozdělení energie ve svazku hraje důležitou roli při vyhodnocení a pochopení už tak netriviálních experimentálních interakčních dat. To potvrdila i dřívější práce [1], zabývající se spektroskopickým studiem rentgenové emise izochoricky rovnoměrně prohřátého plazmatu s hustotou pevné fáze. Proto jsme se věnovali detailní statistické charakterizaci fokusovaných obecných laserových svazků s využitím již dříve publikovaných metod ablačních otisků [2]. Nově jsme ukázali, že pro každý svazek, ať už gaussovský nebo negaussovský, lze stanovit rozdělení energie v závislosti na fluenci (plošné hustotě energie). Pro ideální gaussovský svazek je toto rozdělení konstantní a na fluenci nezávisí, avšak pro negaussovský svazek je distribuce energie obecnou nelineární funkcí fluence. Pokud tedy negaussovské svazky využíváme ke studiu nelineárních intenzitně-závislých procesů, musíme mít neustále na paměti, že každá část svazku k procesu přispívá jinou měrou. Naše metoda byla aplikována na data získaná z ablačních otisků fokusovaného svazku laseru s volnými elektrony SCSS (SPring-8 Compact SASE Source, Japonsko), viz obrázek. Výsledky nové metody jsou ve velice dobré shodě, přestože data byla získána ze dvou zcela odlišných materiálů.

Ablační otisky reálného svazku v (a) PMMA a (b) multivrstvě Cu/Nb v závislosti na rostoucí energii laserového impulsu. Ablační obrazce byly vytvořeny fokusovaným svazkem XUV laseru SCSS naladěného na vlnovou délku 60 nm. Snímky byly pořízeny Nomarského (DIC – diferenciální interferenční kontrast) mikroskopem.

[1] Creation and diagnosis of a solid-density plasma with an X-ray free-electron laser
Nature 482 (2012) 59-63, doi: 10.1038/nature10746
[2] Spot size characterization of focused non-Gaussian X-ray laser beams
Opt. Express 18 (2010) 27836-27845, doi: 10.1364/OE.18.027836

¹Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Na Slovance 2, 182 21 Prague 8, Czech Republic
²Faculty of Electrical Engineering, Czech Technical University in Prague, Technická 2, 166 27 Prague 2, Czech Republic
³Univ. Bordeaux, CEA, CNRS, CELIA (Centre Lasers Intenses et Applications) UMR5107, F-33400 Talence, France
⁴RIKEN/SPring-8 Kouto 1-1-1, Sayo, Hyogo, 679-5148, Japan
⁵Institute of Physics, Polish Academy of Sciences, Al. Lotników 32/46, Warsaw, PL-02-668, Poland
⁶SLAC National Accelerator Laboratory, 2575 Sand Hill Road, Menlo Park, CA 94025, USA