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在高能量拍瓦激光的壓縮組束研究上取得進展，提出一種稱為“內(nèi)部分束脈沖壓縮器”的新設(shè)計。
高能量拍瓦（1015瓦，PW）超強激光在實驗室天體物理、激光粒子加速、真空極化等前沿科學研究領(lǐng)域有重要應用。目前，獲得千焦耳量級的PW-100PW超強激光的瓶頸之一是需要米級尺寸和高損傷閾值的壓縮光柵，而這種超大尺寸高性能壓縮光柵目前難以獲得。為實現(xiàn)100PW的超強激光，歐盟ELI-200PW、俄羅斯XCELS-200PW計劃、中國SEL-100PW裝置都采用多個獨立光柵壓縮器結(jié)合激光組束的方案來實現(xiàn)，裝置復雜成本高，組束難度大。
上海光機所利用壓縮光柵損傷閾值隨脈沖寬度增加而提升的特性，將傳統(tǒng)方案中壓縮器前的分束片后移到光柵壓縮器內(nèi)部，提出基于“內(nèi)部分束脈沖壓縮”的新方案。新壓縮器中兩束激光可以共用第一對壓縮光柵，因而去掉了第一對壓縮光柵穩(wěn)定性對于組束的影響，降低了最后組束的難度，且還節(jié)省了成本，簡化了裝置。通過在新壓縮器內(nèi)部插入的空間相位補償板，新設(shè)計還可補償內(nèi)部大光柵引入的時空畸變（這種時空畸變不能利用壓縮前后的可變形鏡補償回來），提升最終的聚焦光強。
新壓縮器不僅可以用于在建的SEL-100PW超強激光科學裝置，還可用于高能量皮秒激光，乃至未來的艾瓦（1018瓦，EW）激光系統(tǒng)。這種設(shè)計在需要時空同步的雙光束強場激光物理實驗中，比如伽馬光光對撞產(chǎn)生正負電子等研究中具有重要價值。
相關(guān)成果發(fā)表在《光學快報》上。研究得到國家自然科學基金、中科院儀器研制項目、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項等支持。
研究提出用于高能量拍瓦激光的脈沖壓縮新方案
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