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Laser impulse coupling measurements at 400 fs and 80 ps using the LULI facility at 1057 nm wavelength

Phipps, C.R. und Boustie, M. und Chevalier, J.-M. und Baton, S. und Brambrink, E. und Berthe, L. und Schneider, M. und Videau, L. und Boyer, S.A.E. und Scharring, Stefan (2017) Laser impulse coupling measurements at 400 fs and 80 ps using the LULI facility at 1057 nm wavelength. Journal of Applied Physics, 122, Seiten 193103-1. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/1.4997196. ISSN 0021-8979.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1063/1.4997196

Kurzfassung

At the �Ecole Polytechnique « LULI » facility, we have measured the impulse coupling coefficient Cm (target momentum per joule of incident laser light) with several target materials in vacuum, at 1057 nm and 400 fs and 80 ps pulse duration. A total of 64 laser shots were completed in a two-week experimental campaign, divided between the two pulse durations and among the materials. Our main purpose was to resolve wide discrepancies among reported values for Cm in the 100 ps region, where many applications exist. A secondary purpose was to compare Cm at 400 fs and 80 ps pulse duration. The 80 ps pulse was obtained by partial compression. Materials were Al, Ta, W, Au, and POM (polyoxymethylene, trade name Delrin). One application of these results is to pulsed laser ablation propulsion in space, including space debris re-entry, where narrow ranges in Cm and specific impulse Isp spell the difference between dramatic and uneconomical performance. We had difficulty measuring mass loss from single shots. Imparted momentum in single laser shots was determined using pendulum deflection and photonic Doppler velocimetry. Cm was smaller at the 400 fs pulse duration than at 80 ps. To our surprise, Cm for Al at 80 ps was at most 30N/MW with 30 kJ/m^2 incident fluence. On the other extreme, polyoxymethylene (POM, trade name Delrin) demonstrated 770N/MW under these conditions. Together, these results offer the possibility of designing a Cm value suited to an application, by mixing the materials appropriately.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/117451/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Laser impulse coupling measurements at 400 fs and 80 ps using the LULI facility at 1057 nm wavelength
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Phipps, C.R.CRPhipps (at) aol.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boustie, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chevalier, J.-M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baton, S.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brambrink, E.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Berthe, L.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schneider, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Videau, L.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boyer, S.A.E.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scharring, StefanStefan.Scharring (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:Journal of Applied Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:122
DOI:10.1063/1.4997196
Seitenbereich:Seiten 193103-1
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:0021-8979
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Laser Propulsion, Impulse Coupling Coefficient, Specific Impulse, Residual Heat, Ultrashort Laser Pulses, Short Laser Pulses, High Energy Laser, Space Debris Removal
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Laserforschung und Technologie (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Physik > Studien und Konzepte
Hinterlegt von: Scharring, Stefan
Hinterlegt am:08 Jan 2018 10:07
Letzte Änderung:18 Dez 2019 04:19

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