上海光機所提出用於高能量拍瓦雷射的脈衝壓縮新方案

2020-08-19 光明網

近期，中國科學院上海光學精密機械研究所強場雷射物理國家重點實驗室在高能量拍瓦雷射的壓縮組束研究上取得進展，提出一種稱為「內部分束脈衝壓縮器」的新設計。

高能量拍瓦（1015瓦，PW）超強雷射在實驗室天體物理、雷射粒子加速、真空極化等前沿科學研究領域有重要應用。目前，獲得千焦耳量級的PW-100PW超強雷射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100PW的超強雷射，歐盟ELI-200PW、俄羅斯XCELS-200PW計劃、中國SEL-100PW裝置都採用多個獨立光柵壓縮器結合雷射組束的方案來實現，裝置複雜成本高，組束難度大。

上海光機所利用壓縮光柵損傷閾值隨脈衝寬度增加而提升的特性，將傳統方案中壓縮器前的分束片後移到光柵壓縮器內部，提出基於「內部分束脈衝壓縮」的新方案。新壓縮器中兩束雷射可以共用第一對壓縮光柵，因而去掉了第一對壓縮光柵穩定性對於組束的影響，降低了最後組束的難度，且還節省了成本，簡化了裝置。通過在新壓縮器內部插入的空間相位補償板，新設計還可補償內部大光柵引入的時空畸變（這種時空畸變不能利用壓縮前後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於在建的SEL-100PW超強雷射科學裝置，還可用於高能量皮秒雷射，乃至未來的艾瓦（1018瓦，EW）雷射系統。這種設計在需要時空同步的雙光束強場雷射物理實驗中，比如伽馬光光對撞產生正負電子等研究中具有重要價值。

相關成果發表在《光學快報》上。研究得到國家自然科學基金、中科院儀器研製項目、中科院戰略性先導科技專項等支持。

研究提出用於高能量拍瓦雷射的脈衝壓縮新方案

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