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在SEL-100PW激光前端精密光同步方麵取得進展。科研團隊基於(yu) 自主建設的時間同步係統實現了超快強激光飛秒級同步。相關(guan) 研究成果以Timing fluctuation correction for the front end of a 100-PW laser為(wei) 題，發表在《高功率激光科學與(yu) 工程》（High Power Laser Science and Engineering）上。

高精度時間同步是促進超快強激光裝置與(yu) 加速器光源等大科學裝置協同工作和融合發展的關(guan) 鍵技術之一。“硬X射線自由電子激光裝置”是我國在建的科技基礎設施項目。該項目將建設一台100PW超強激光和一台硬X射線自由電子激光，通過泵浦-探測實驗研究極端條件下真空量子電動力學、高能量密度物理等基礎科學問題。由於(yu) 超強激光和X射線激光的脈衝(chong) 寬度均在20fs量級，兩(liang) 者之間的飛秒級同步是泵浦-探測實驗成功開展的基礎。

科研團隊發展了激光同步技術，對激光裝置前端作了高精度時間抖動測量和實時反饋，實現了複雜強激光係統的飛秒級同步。激光裝置前端結構如圖1所示。該研究利用平衡光學互相關(guan) 測量、時間延遲反饋等技術，分別對種子源係統、預放大係統作了時間抖動的測量和校正（結果如圖2所示）。基於(yu) 自主搭建的時間同步係統，種子源係統的同步精度達到1.82fs，預防大係統的同步精度達到4.48fs，實現了百太瓦級激光係統的飛秒級同步。該研究為(wei) 超強激光及同類大科學裝置的同步係統建設奠定了技術基礎，並為(wei) 基於(yu) 超強激光和自由電子激光的聯合實驗研究提供了條件。

研究工作得到硬X射線自由電子激光裝置項目、國家自然科學基金、中國科學院穩定支持基礎研究領域青年團隊計劃等的支持。

圖1. 100PW激光裝置前端同步係統示意圖。

圖2. 時間同步結果。（a）（d）分別為(wei) 預防大和種子源係統時間同步結果；（b）（e）分別為(wei) 開環狀態下兩(liang) 係統時間漂移情況；（c）（f）為(wei) 對應環境溫度波動。