Ultra high power laser amplifier systems based on plasma may provide a pathway to reach petawatt to exawatt powers, vastly exceeding the limitations imposed by the currently low damage threshold of solid state optical elements. In theory unfocused intensities of 1017 W cm−2 could be reached. The Raman amplification scheme has been demonstrated as a promising candidate through the observation of 10% energy transfer efficiency due to amplification of noise, which implies potentially much larger efficiencies. However, controlled amplification of a seed pulse has not hitherto exceeded an efficiency of 7%. Here we discuss several saturation mechanisms that can limit the gain, such as early pump scattering and thermal effects. We show that chirped pulse Raman amplification can mitigate these deleterious effects.
プラズマに基づく超高出力レーザー増幅システムは、固体光学素子の現在の損傷閾値によって課される限界をはるかに超える、ペタワットからエクサワット級の出力に到達する経路を提供する可能性がある。理論上、非集光強度10¹⁷ W cm⁻²に到達し得る。ラマン増幅スキームは、ノイズの増幅による10%のエネルギー変換効率の観測を通じて、有望な候補として実証されている。これは、潜在的にはるかに高い効率が可能であることを示唆する。しかしながら、シードパルスの制御された増幅は、これまで7%の効率を超えていない。本稿では、初期ポンプ散乱や熱的効果など、利得を制限し得るいくつかの飽和メカニズムについて考察する。チャープパルスラマン増幅がこれらの有害な効果を軽減できることを示す。