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技術前沿

上光所在鈦寶石超強超短激光方麵取得技術進展

來源:上光所2024-01-25 我要評論(0 )   

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與(yu) 上海科技大學合作,在突破鈦寶石超強超短激光“10拍瓦上限”方麵取得技術進展,相關(guan) 成果以“Coher...

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與(yu) 上海科技大學合作,在突破鈦寶石超強超短激光“10拍瓦上限”方麵取得技術進展,相關(guan) 成果以“Coherently tiled Ti:sapphire laser amplification: a way to break the 10 petawatt limit on current ultraintense lasers”為(wei) 題,發表於(yu) Advanced Photonics Nexus,並被選為(wei) 封麵文章。

自1996年的1拍瓦“Nova”到2017年的10拍瓦“上海超強超短激光實驗裝置(SULF)”、2019年的10拍瓦“歐盟極端光設施之核物理ELI-NP”,峰值功率的大幅提升得益於(yu) 大口徑激光增益介質從(cong) “釹玻璃”向“鈦寶石”的轉變,使得高能激光脈寬從(cong) 約500飛秒減小至約25飛秒。然而,10拍瓦似乎是鈦寶石超強超短激光的峰值功率上限。目前從(cong) 10拍瓦向100拍瓦發展規劃來看,國際上普遍拋棄了基於(yu) 鈦寶石的啁啾脈衝(chong) 放大技術Ti:sapphire-CPA,轉而采用基於(yu) DKDP非線性晶體(ti) 的光參量啁啾脈衝(chong) 放大技術DKDP-OPCPA。但是後者存在“泵浦-信號”轉換效率低和“時空-光譜-能量”穩定性差等不利因素,這對超強超短激光的發展和應用提出了挑戰;相反,前者作為(wei) 已經成功實現10拍瓦激光穩定輸出的成熟技術,其在“後10拍瓦時代”潛力依然巨大。

圖1 拚接鈦寶石啁啾脈衝(chong) 放大技術。

為(wei) 突破鈦寶石超強超短激光的“10拍瓦上限”,本研究中,團隊提出和驗證了拚接鈦寶石啁啾脈衝(chong) 放大技術Tiled-Ti:sapphire CPA(T-CPA),既能增大鈦寶石口徑,又能截斷橫向寄生振蕩,還能規避複雜時空控製。研究團隊在100 太瓦級超強超短激光平台上成功完成了高時空性能的實驗演示並獲得理想結果。該工作為(wei) 突破鈦寶石超強超短激光“10拍瓦上限”和開發百拍瓦級超強超短激光提供了技術手段。

圖2 實驗結果。



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