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超強激光科學卓越創新簡報

(第四十四期)

2019年9月5日

上海光機所在基于CPA結構的雙光束飛秒激光組束研究方面取得新進展

  近期,上海光机所强场激光物理实验室梁晓燕研究员课题组在基于钛宝石啁啾脉冲放大器(CPA)结构的低重频双光束相干组束研究取得新进展,为相干组束技术在超强超短激光领域的应用提供了理论和实验指导。相关成果发表在 [Optics Letters 44, 17, 4379 (2019)].

  近年來,超強超短激光技術取得快速發展,單路超強超短激光的輸出峰值功率已從數太瓦(1012W)提升到10拍瓦(1015W)。拍瓦級的超強超短激光可以在焦點處産生強度高達1022W/cm2的光場,在激光與物質的相互作用方面具有重要應用。然而,單路超強超短激光的輸出能力受到光學元器件口徑和損傷阈值的限制。科學家們提出采用並行口徑相幹組束的方法,用于産生更高強度的超強超短激光輸出。

  該課題組展開了基于钛寶石放大器的雙光束CPA相幹組束實驗。實驗光路如圖1所示,該實驗中主激光的重複頻率爲1Hz。在該實驗中,引入一束連續激光作爲參考激光,用于主光路光束間相位抖動的測量。最終,該實驗獲得了90%的組束效率,遠場光斑如圖2所示。該實驗研究了參考光用于低重頻相幹組束相位抖動的方法和钛寶石放大器對于相幹組束的影響,證明了基于钛寶石放大器,重複頻率較低的CPA激光器相幹組束的可行性,該結果對于相幹組束技術在超強超短激光領域的應用具有重要意義。

  相关研究得到了国家自然科学基金和中科院B类先导专项的支持。(強場激光物理國家重點實驗室供稿)

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图1 实验光路图

图2 (a) 双光束非相干叠加时的远场光斑图 (b) 双光束相干叠加时的远场光斑图

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