"火神"拍瓦激光装置建造情况简介

经过3年的建设,“火神”超短脉冲光束的输出将增加至500J,脉宽500fs,靶上功率为1.5PW。使用自适应光学校正波前误差,其光束 可聚焦至衍射极限光斑,靶上的辐照度可达10~(21)W·cm~(-2)。这一性能水平将为英国科学家及其国际合作伙伴开拓新的等离子体物理研究     

高信噪比拍瓦激光装置的前端优化设计

设计了一种用于替代现有商业化1053nm飞秒锁模激光振荡器的方案。该方案通过光参量啁啾脉冲放大技术(OPCPA)实现能量放大和波长变换,产生作为基频光的3160nm中红外激光脉冲,然后利用三倍频(THG)方式,实现高信噪比1053nm脉冲输出。该方案的应用有望提升拍瓦激光装置的前端信噪比,进而改善整个装置的输出信噪比。     

用于拍瓦级激光系统的三维光参量啁啾脉冲放大的数值模拟

建立了光参量啁啾脉冲传输放大(OPCPA)的物理模型,采用分步傅里叶算法编写了三维OPA+CPA数值模拟程序,利用该程序可以研究OPCPA系统中的能量放大、增益窄化、自相位调制、空间自聚焦以及脉冲的时间信噪比等问题,对OPCPA系统进行优化设计。利用该程序对神光II第九路拍瓦升级系统(SG-II-U-PW)进行了数值模拟研究,计算结果表明,第九路光路无需作太大改动即可满足拍瓦升级指标,并提出了第九路主放大链的两种运行方案。三维OPA+CPA模拟程序经过简单修改后也可以对飞秒(fs)OPCPA系统、以及未来峰值功率为exawatt级(1018W)的激光系统进行优化设计。     

啁啾脉冲放大产生几太瓦30fs脉冲

啁啾脉冲放大产生几太瓦３０ｆｓ脉冲斯坦福大学已建立一台能产生３０ｆｓ变换极限和衍射极限脉冲、在１０ＨＺ重复频率时具有１２５ｍＪ能量和平均功率为４ＴＷ的钛宝石激光系统。该系统使用啁啾脉冲放大，即一种使甚短持续时间光脉冲从高增益材料有效提取能量而无非线性...     

拍瓦级光参量啁啾脉冲放大系统中光参量相位演化研究

在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中,光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置（SILEX-II）的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明,通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs2,三阶色散高达5782 fs3,在未补偿光参量相位的情况下,压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距,补偿了光参量相位的群延迟色散,将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导,同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10～100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。     

法国强激光应用实验室建造的拍瓦激光器

法国帕莱苏工业大学的强激光应用实验室 2 0年来已成为法国激光等离子体和惯性约束聚变的研究中心。该室拥有世界最大的激光器之一 6束 1 0 0 TW Nd∶玻璃激光器 ,可供欧洲研究者使用。原子能委员会也有自己的激光器“太阳神”,这是一台两束 Nd∶玻璃激光器 ,以 1 ns脉冲在 1 .0 6μm处输出 2 0 k J,0 .35 μm输出 5 k J。较老的激光器“Octal”现已拆除 ,以集中精力进行“兆焦耳”激光计划 ,拟用于热核武器研究。“Octal”和“太阳神”的拆除将大大增加该室对研究者的重要性。L UL I2 0 0 0纳秒激光器放大方案的中心是一系列棒状和盘…     

拍瓦激光的惊人本领

拍瓦强激光束可使原子核产生反应以击碎原子。由激光加速的电子以近光束运动与金箔靶的原子核碰撞，产生γ射线，可把其他金原子核的中子击出，使金元素变为铂之类元素。γ射线也可以驱动处于金后面的铀层，使铀核分裂为较轻的元素。在拍瓦激光面世前，所有这些效应都只能在粒子加速器或核反应堆内才能发生。     

有限尺寸光栅压缩器的优化设计

分析了超短超强激光系统中有限尺寸光栅压缩器设计的关键物理参数及约束条件,得到了压缩器优化的三项基本变量。给出了一种输出能量最大化的压缩器优化方法,进而确定了有限尺寸光栅压缩器的最大工作能力。针对传统的圆光束方案提出了改进的椭圆光束方案,增大了聚焦能量,减小了焦斑尺寸,提高了峰值聚焦功率密度。通过数值模拟对500 mm曝光口径介质膜光栅在圆光束和椭圆光束两种方案下的最大输出能力进行分析比较,指出单块光栅在椭圆光束方案下可以实现500 fs,500 J,1 PW的脉冲输出。     

用于高能拍瓦激光系统前端的周期极化LiNbO3光参量放大

为了在高能拍瓦激光系统中设计和应用光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术,建立了仿真模拟程序,并以周期极化LiNbO3光参量放大器为例,分析了在准相位匹配条件下,前级光参量啁啾脉冲放大特性的影响参数,包括:非共线角、晶体长度、增益带宽、高阶非线性效应等.为设计与应用光参量啁啾脉冲放大技术提供了理论和数据上的参考.     

飞秒光参量放大技术原理及应用

飞秒光参量放大技术是一种获得宽带飞秒脉冲的有效手段.首先介绍了飞秒光参量放大技术的基本原理,并通过数值模拟显示了群速度失配及位相失配对信号转换过程的影响.数值计算结果表明:群速度失配及位相失配会导致转换效率下降,群速度失配还会导致脉冲发生畸变.其次,综述了该技术在超短脉冲特别是周期量级脉冲产生方面的研究进展,并介绍了Baltuska等设计的可以产生3.9 fs脉冲的非共线光参量放大装置.其中,详细讨论了超连续白光注入源、泵浦光角色散以及晶体选择三方面内容.最后介绍了该技术在高能飞秒脉冲产生方面取得的最新研究进展.     

超强固体激光及其在前沿学科中的应用(1)

20世纪80年代中期发展起来的啁啾脉冲放大(CPA)技术与先进的高功率激光技术及优良的激光增益介质相结合把激光峰值输出功率提高了几个数量级,出现了输出拍瓦级(1015W)皮秒(10-12s)和飞秒(10-15s)脉冲的固体激光装置,聚焦峰值功率密度达到1020~1022W/cm2。激光与物质相互作用的物理过程中,激光功率密度起主导作用,不同光强对应不同的物理学领域。如此高的激光功率密度能够在实验室中产生前所未有的极端物态条件,即超强电场、超强磁场和超高压强等,从而开创了崭新的强场物理领域,推动了相关学科的交叉融合,形成了多个前沿研究方向,如粒子加速、强辐射源、先进光源、阿秒物理、快点火聚变、超热物质、激光核物理、超快过程诊断、激光天体物理、非线性量子电动力学(QED)等,在材料科学、生命科学和医学等领域中也极具应用价值。     

可调谐超短中红外激光脉冲的参变产生与放大及其最新进展

介绍了基于非线性光学参变过程产生和放大中红外可调谐超短激光脉冲的主要方法,比较了参变振荡、差频产生、光学参变放大和啁啾脉冲光学参变放大等4种产生与放大方法的技术特点,重点评述了最近10年来国内外利用光学参变放大和啁啾脉冲光学参变放大实现大增益宽带和高峰值功率输出的最新进展.探讨了获得更高能量/功率和更短脉冲(更大带宽)...     

宽带激光参量放大器及其在飞秒拍瓦（10^15W）脉冲激光技术中的应用

飞秒超高功率,超高强度激光系统将为极端条件下的激光和物理相互作用提供实验研究手段,支持飞秒激光脉冲放大的宽带激光放大器是研制这类强激光系统的关键单元。本文讨论了参量光放大器的宽带特性,它可用于飞秒啁啾脉冲激光放大。据此,建立利用此方案结合纳秒钕玻璃高能激光装置产生飞秒超强激光脉冲、和传统的钕玻璃啁啾脉冲激光放大相比,ＯＰＣＰＡ可大幅度提高输出功率和光束质量。