Probing the rapid dynamics of plasma evolution in laser-driven plasma interactions provides deeper understanding of experiments in the context of laser-driven ion acceleration and facilitates the interplay with complementing numerical investigations. Besides the microscopic scales involved, strong plasma (self-)emission, predominantly around the harmonics of the driver laser, often complicates the data analysis. We present the concept and the implementation of a stand-alone probe laser system that is temporally synchronized to the driver laser, providing probing wavelengths beyond the harmonics of the driver laser. The capability of this system is shown during a full-scale laser proton acceleration experiment using renewable cryogenic hydrogen jet targets. For further improvements, we studied the influence of probe color, observation angle of the probe and temporal contrast of the driver laser on the probe image quality.
レーザー駆動プラズマ相互作用における急速なプラズマ進化の探査は、レーザー駆動イオン加速の文脈における実験のより深い理解をもたらし、補完的な数値計算との連携を促進する。関与する微視的スケールに加えて、プラズマの（自発）発光——主に駆動レーザーの高調波付近で生じる——がデータ解析をしばしば複雑にする。本稿では、駆動レーザーに時間同期したスタンドアロンのプローブレーザーシステムの概念と実装を提示し、駆動レーザーの高調波を超えたプローブ波長を提供する。本システムの能力は、再生可能な極低温水素ジェットターゲットを用いた大規模レーザープロトン加速実験において実証された。さらに、プローブの色、プローブの観測角度、および駆動レーザーの時間コントラストがプローブ画像品質に及ぼす影響を系統的に調査し、その改善策を検討した。