近期，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室提出一種“分步壓縮器”的脈衝(chong) 壓縮新設計，相關(guan) 研究成果發表在《光學快報》上。

　　拍瓦（10¹⁵瓦，PW）超強激光在激光粒子加速乃至真空極化等前沿科學研究中有重要應用。目前，獲得10s-100s PW超強激光的最大瓶頸是受限於(yu) 壓縮光柵的尺寸與(yu) 損傷(shang) 閾值。2020年，科研人員利用光柵損傷(shang) 閾值隨脈衝(chong) 寬度增加而增加的特性，提出了“內(nei) 部分束壓縮器”[Optics Express 28(15):22978(2020)]，降低了壓縮組束的難度。最近，科研人員基於(yu) 前期研究，進一步考慮激光時空特性，提出了“分步壓縮器（MPC）”的新設計。新的設計思想類似啁啾脈衝(chong) 放大技術（CPA），CPA是將晶體(ti) 損傷(shang) 矛盾轉移到激光時域來解決(jue) ，通過在放大前後分別增加展寬器與(yu) 壓縮器專(zhuan) 門解決(jue) 脈衝(chong) 的寬度問題來實現。該MPC的新設計則是將壓縮光柵損傷(shang) 的矛盾轉移到脈衝(chong) 時空特性上，讓四光柵壓縮器的激光時空特性可實現最高能量的輸入輸出，並在前後增加預壓縮與(yu) 後壓縮來專(zhuan) 門解決(jue) 時空特性問題。

　　采用當前可獲得最大尺寸光柵，理論上MPC新設計可實現單束100PW激光壓縮輸出，突破了壓縮光柵對峰值功率提升的階段限製。新設計簡化了裝置，可節省12塊米級光柵等大量大口徑昂貴元件，還大幅度降低了100PW實現難度。MPC設計不僅(jin) 可以用於(yu) 在建的SEL-100 PW超強激光科學裝置，還可用於(yu) 已有拍瓦激光係統，乃至未來的數百拍瓦及艾瓦激光係統。

　　研究工作得到國家自然科學基金、中科院儀(yi) 器研製項目和中科院戰略性先導科技專(zhuan) 項（B類）等的支持。

圖1.CPA與(yu) MPC方法思想對比圖

圖2.MPC方法的原理圖