百太瓦级超短超强钛宝石激光装置研制

近年来，随着相关领域的发展,尤其是啁啾脉冲放大（Chirped Pulse Amplification．CPA）技术的出现，使得超短脉冲激光的峰值功率的进一步提高，输出功率已能达到百TW或PW以上，聚焦功率密度可达到10^2W／cm^2.CPA技术的基本思路是将非常窄的种子光脉冲在时域上展宽，然后在放大器中充分的提取能量，最后将激光脉冲压缩到接近初始的脉冲宽度．从而获得极高的峰值功率，如图1所示如此超高强度的激光脉冲，可以创造极端的物态条件，用于研究相对论领域的光与物质相互作用，如超快x光激光产生、超高次谐波产生、激光尾波场粒子加速、实验室天体物理学及快点火机制等。随着超短超强脉冲激光装置性能的提高和研究工作的进一步深入，超短超强脉冲激光将会在军事、科技和民用方面呈现广阔的应用前景。     

采用光谱展宽技术的钛宝石飞秒激光放大器

报道了飞秒激光啁啾脉冲放大器中的激光脉冲光谱展宽技术，实验中使用了几种光谱展宽元件，结果表明使用激光光谱展宽元件能有效地将飞秒激光脉冲 光谱展宽，抑制了飞秒激光放大器中常见的激光脉冲光谱增益窄化现象，从飞秒放大系统的振荡级输出28fs种子脉冲，放大后得到了重复频率为10Hz、峰值功率为1．6TW、脉冲宽度37．5fs的超短强飞秒激光脉冲 。     

100 TW级超短超强钛宝石激光装置

 介绍了基于啁啾脉冲放大（CPA）技术的100 TW级钛宝石激光装置SILEX-I。SILEX-I装置主要包括飞秒振荡器、Offner展宽器、多级放大器、以及对应的脉冲压缩器和靶室等。该装置可以输出5,30,100 TW级3个功率段,并分别配套相应的靶室系统,可以满足多种物理实验的需求。目前该装置的末级输出峰值功率达到286 TW,脉宽29.8 fs,靶面聚焦功率密度达到3.36×1020 W/cm²。     

两级钛宝石激光系统放大实验

 用两级多程放大构型进行了钛宝石脉冲激光的多程预放大和功率放大实验, 以倍频YAG为泵浦源, 当注入光能量为1nJ时输出脉冲能量达23mJ, 放大总增益大于10⁷。     

两级钛宝石激光系统放大实验

用两级多程放大构型进行了钛宝石脉冲激光的多程预放大和功率放大实验, 以倍频YAG为泵浦源, 当注入光能量为1nJ时输出脉冲能量达23mJ, 放大总增益大于107。     

高功率钛宝石激光放大器理论研究

从麦克斯韦方程出发，建立了宽带高功率激光放大系统的理论模型，同时用数值方法对宽带和窄带高功率激光放大器进行了计算，讨论了增益变窄效应在放大系统中对放大脉冲的影响，从理论上提出并验证了消除由放大介质发射截面不对称对脉冲造成的畸变的方法。论文对正确设计高功率激光驱动器也具有一定指导价值。     

钛宝石再生放大器1056nm波长稳定输出

讨论钛宝石再生放大器工作在１０５６ｎｍ波长时，获得稳定输出的条件，并在实验上成功地演示了稳定的放大脉冲输出，输出能量均方根起伏小于５％。     

钛宝石飞秒激光的啁啾脉冲再生放大

根据多通放大理论计算分析了再生放大器的激光放大特性,并采用啁啾脉冲放大技术完成了钛宝石飞秒脉冲激光的再生放大实验,获得了2mJ的输出脉冲能量,增益大于106,对有关现象作了讨论。     

飞秒、太瓦级钛宝石激光系统

本文综述基于啁啾放大技术的飞秒ＴＷ级钛宝石激光系统的发展概况及最新进展,在详细分析其应用前景的基础上,进一步指出了这一技术的发展趋势。     

5 TW/40 fs级台式钛宝石激光系统研究

在TSA-25系统输出35 mJ,800 nm啁啾脉冲的基础上,建立了以钛宝石作为增益介质的二级啁啾脉冲放大(CPA)系统。使用0.6 J和1.6 J,532 nm,10 Hz Nd∶YAG激光抽运,输出脉冲能量达到500 mJ,经压缩脉冲宽度为41 fs,压缩器的能量转换效率为63%,峰值功率可达7.6 TW。通过对放大器系统的钛宝石晶体、抽运密度以及多通结构通道数的选择等实验,有效地提高了能量放大器的萃取效率。其主放大器能量萃取效率达到32%,整个系统占用尺寸不到10 m2。     

钛宝石超短脉冲放大过程中的增益窄化效应

本文研究超短脉冲的放大过程中产生的一个很重要的非线性效应──脉冲频谱的增益窄化效应(Gain Narrowing).分析了它的产生机理,同时指出了增益窄化效应在制约由于自相位调制效应引起的脉冲频谱展宽现象时所起的脉冲整形作用,得出了决定这种整形效果的种子脉冲参数和对放大器性能的要求.     

钛宝石飞秒激光的啁啾脉冲再生放大

根据多通放大理论计算分析了再生放大器的激光放大特性，并采用啁啾脉冲放大技术完成了钛宝石飞秒脉冲激光的再生放大实验，获得了２ｍＪ的输出脉冲能量，增益大于１０６，对有关现象作了讨论。     

双向抽运钛宝石啁啾脉冲激光多通放大的理论与实验研究

以双向抽运方式为基点，提出了新的、更接近实际的多通放大计算模型与方法，系统地计算分析了共焦腔双向抽运钛宝石激光放大器的放大特性，进而采用新的放大构型完成了啁啾脉冲多通放大．将实验结果与理论计算进行了比较，两者符合得很好．这种放大器大大减少了放大次数并彻底避免了再生腔必需的诸多光电元件 关键词：     

基于“神光-Ⅱ”装置的飞秒拍瓦级光学参量啁啾脉冲放大的特性分析与系统设计

用计算机仿真分析了光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）的特性及其影响因素（如相位失配、高阶非线性效应等）-就脉冲放大机理、时间同步、光谱漂移、增益窄化等相似问题与现有的啁啾脉冲放大技术做了比较与讨论-基于“神光-Ⅱ”装置，设计了飞秒拍瓦级OPCPA系统，以期望实现快点火- 关键词： 超短超强激光 啁啾脉冲放大 光学参量啁啾脉冲放大 数值模拟     

双向泵浦钛宝石脉冲激光的多通放大

从基本理论出发,系统地计算分析了双向泵浦钛宝石激光放大器的增益特性,进而采用新的放大构型完成了啁啾脉冲八通放大实验,放大总增益近106,输出脉冲能量达0.8mJ。     

钛宝石激光再生放大器的研究

最近,我们采用上海光机所生产的(5.2×5.5×10)mm 的钛宝石激光晶体作为再生放大器的激光介质,实现了钛宝石激光再生放大器的运转.获得了1.2mJ 的能量输出.再生放大器的泵浦源是调 Q 的倍频 Nd:YAG 激光器,它的输出光脉冲宽度小于10ns,脉冲重复频率为10Hz,实验中为避免损伤晶体,采用的泵浦能量为50mJ.种子脉冲来自于自锁模钛宝石激光器,种子脉冲首先经过光栅展宽后再注入到再生脉冲,然后进行放大.注入的种子脉冲能量为1nJ,再生腔为平凹腔,R 为4m,腔长为1.65m.再生放大器的实验结果如图所示.     

钛宝石激光放大器的研究

我们采用上海光机所生长的(5.2×5.5×10)mm的钛宝石激光晶体,成功地获得了钛宝石激光脉冲的放大输出.     

基于大基模体积的10mJ飞秒钛宝石激光再生放大器

文章报导了基于大基模体积的高能量飞秒钛宝石激光再生放大器的设计与实验研究,在重复频率10 Hz、抽运能量60 mJ的激励下,得到了单脉冲能量17.4 mJ的种子脉冲放大结果,压缩后的脉冲宽度为40.6 fs,能量为13.9 mJ.借助于此大基模体积再生腔,仅增加一级多通放大,实现了峰值功率达1.9 TW飞秒激光脉冲输出.结果表明,大模体积再生放大不仅降低了后续放大对抽运能量的要求,也可以单独压缩实现再生腔直接输出10 mJ量级的飞秒激光脉冲,是大能量高峰值功率飞秒激光系统的优质前端.     

钛宝石再生放大器实验研究

分析了啁啾脉冲在钛宝石再生放大器中的能量增益与泵浦光及信号光光束口径的关系。并用不同能量的调Ｑ倍频ＮｄＹＡＧ激光器的５３２ｎｍ光为泵浦光，测量了２ＴＷ钛宝石激光系统中钛宝石再生放大器在无注入信号脉冲时和有注入信号脉冲时的脉冲建立时间及相应的输出能量大小。再生放大器的增益为２×１０７。     

超短脉冲超强激光等离子体中新的能量吸收机制

介绍了超短脉冲超强激光等离子体中几种新的能量吸收机制。强激光照射等离子体时,相对论效应导致电子质量增大,相对论电子等离子体频率减小,激光能更深地进入等离子体产生强烈吸收。