色差主要來源于高功率激光系統(tǒng)中的大口徑透射元件,對于飛秒拍瓦激光系統(tǒng)來說,色差會造成嚴(yán)重的時空畸變,降低終端焦點峰值功率密度,影響系統(tǒng)性能。利用傳統(tǒng)的色差補償方法盡管能在一定程度上補償系統(tǒng)色差,但缺乏動態(tài)調(diào)節(jié)功能,因而難以嚴(yán)格補償全系統(tǒng)色差。
為了解決這一難題,研究小組提出了一種由正負(fù)透鏡組和反射系統(tǒng)組成共焦像傳遞系統(tǒng)的預(yù)補償方案實現(xiàn)對全系統(tǒng)色差的動態(tài)、精確補償。該動態(tài)預(yù)補償方案具有成本低、調(diào)節(jié)便捷、光束質(zhì)量好等優(yōu)勢,能夠在相對小口徑入射的情況下提供大動態(tài)范圍的色差補償量?;谠摲桨?,為SG-II 5PW飛秒激光系統(tǒng)設(shè)計了色差預(yù)補償裝置,經(jīng)過色差補償后,SG-II 5PW系統(tǒng)的聚焦性能得到了顯著提升,聚焦峰值功率密度相比補償前提升大約20倍。研究結(jié)果表明,利用該色差動態(tài)預(yù)補償方案能夠?qū)崿F(xiàn)對高功率超短脈沖激光全系統(tǒng)色差的精確補償。
圖1 色差預(yù)補償方案示意圖
圖2 經(jīng)過色差補償前后終端靶點焦斑:補償前(a)、(c);補償后:(b)、(d)
相關(guān)研究得到國家自然科學(xué)基金和中科院青年基金的支持。
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