大尺寸钛宝石晶体CPA超短超强激光输出突破100太瓦

太瓦、飞秒(注:太瓦即TW,1012瓦;飞秒即fs,10-15秒)超快高功率激光在物理、化学以及生命科学等学科领域强场物理研究、激光惯性约束核聚变(ICF)等方面具有广阔的应用前景.自1991年世界上第一台自锁模钛蓝宝石激光器研制成功以来,在短短的10多年里,钛蓝宝石激光器的脉宽从最初的皮秒(ps)发展到现在的几飞秒(6.5fs),峰值功率由瓦提高到太瓦甚至拍瓦(1.3PW),受到了世界各国的极大关注.最为典型的是美国劳伦斯*里弗莫尔实验室(LLNL)获得了430fs、1.3PW、1021W/cm2的激光辐照强度,这一强度超过产生等离子体要求阈值的1000倍,该系统采用了3块大尺寸片状钛宝石晶体(两块100mm,一块80mm)作为放大器.因此研制出高光学均匀性、高浓度均匀性、大直径的钛宝石激光晶体,对于发展超短、超快、超强("三超")激光器意义至关重大.

紫翠宝石激光输出的温度特性研究

紫翠宝石激光输出的温度特性研究杨晓东，欧阳斌，李传东，徐冰，林礼煌（中国科学院上海光学精密机械研究所，上海２０１８００）紫翠宝石（Ｃｒ３＋：ＢｅＡｌ２Ｏ４）是性能优良的宽带可调谐（７０１－８２６ｎｍ）激光工作物质之一，是在可见光范围内得到超短脉冲强激...

掺铬镁橄榄石激光器的激光特性研究

掺铬镁橄榄石激光器的激光特性研究徐冰，林礼煌，杨晓东，李传东，欧阳斌，颜声辉，王润文，徐至展（中国科学院上海光学精密机械研究所，上海２０１８００）掺铬镁橄榄石晶体是继掺钛蓝宝石、掺铬紫翠宝石晶体之后的又一种令人感兴趣的可调谐激光介质。其增益措在１１６...

二介质激光放大器工作特性的数值模拟

二介质激光放大器工作特性的数值模拟李传东，林礼煌，徐至展（中国科学院上海光学精密机械研究所，上海２０１８００）传统的单一介质激光放大器无法满足超短脉冲放大的要求，利用多种介质来作为激光放大器的增益介质，并使它们的增益谱线适当叠加，可以使激光放大系统同...

COLLIDING PULSE MODE-LOCKED Nd:YAG AND Nd:PHOSPHATE GLASS LASERS

Using pentamethylidyne dye as a saturable absorber,we have obtained pulses close to Fourier-transform limit from colliding pulse mode-locked Nd:YAG and Nd:phosphate glass lasers with minim pulse durations of 8 psec and 3.7 psec,respectively.

Pulse Temporal Cleaner Based on Nonlinear Ellipse Rotation by Using BK7 Glass Plate

我们报导清洗技术提高强烈超短波的激光脉搏的对比比率的新脉搏。脉搏时间的清洁工基于由使用 BK7 玻璃板的非线性的椭圆旋转被开发，并且为毫焦耳水平飞米秒的二个数量级的对比比率改进输入脉搏被表明，脉搏清洁工的全部的传播效率是 16.7% 。

同步抽运源光学参量啁啾脉冲放大飞秒激光系统

啁啾脉冲放大(CPA)技术已被广泛应用在几太瓦(TW)至1000 TW的许多高功率激光系统中.光学参量放大器有着宽的放大带宽,能支持短至几飞秒激光脉冲的无光谱畸变放大.近年来,一种基于光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术的飞秒激光系统,已被提出和成功演示.我们实验室正在建造几太瓦级的OPCPA激光系统,该系统要求一台纳秒级的激光装置作为OPCPA系统的抽运源.本文介绍我们已建成的台式高功率倍频Nd∶硅酸盐玻璃激光装置.其输出波长532 nm、脉宽0.5 ns、能量15 J,光束口径为40 mm. 这台Nd∶硅酸盐玻璃激光装置的种子源与OPCPA激光系统一样来自于同一台飞秒1064 nm激光振荡器,它是一台由13瓦的Ar离子激光抽运的自锁模掺钛蓝宝石激光器,产生120 fs、带宽10 nm的1064 nm脉冲列.脉冲列进入一个光栅展宽器,把激光脉冲宽度展宽到0.3 ns水平,然后分出一束作为OPCPA的种子源,另一束进入一台重复频率1 Hz的Nd∶硅酸盐玻璃再生放大器,将脉冲能量从0.5 nJ放大到几毫焦耳,脉冲宽度展宽到0.7 ns. 从再生放大器输出的激光脉冲进入Nd∶硅酸盐玻璃激光放大链进行放大,最后由KDP倍频晶体对输出的1064 nm激光倍频,获得0.5 ns、15 J的绿光.输出的绿光由光学系统导向光学参量放大器,给OPCPA系统的1064 nm的啁啾种子脉冲作同步抽运,同步精度可达数十飞秒量级.(PB6)

脉宽易变的高功率Nd:YAG激光器

本文描述一台由两级Nd:YAG激光器组成的紧凑高功率激光系统的结构及其工作性能。激光系统分成三个部分:对撞脉冲式的主-被动锁模振荡器,单脉冲选择器和四程放大器。振荡器输出锁模脉冲列的包络幅度起伏小于±4％,其脉冲宽度可以在宽范围内(20ps～2.5ns)方便地切换。对于单个0.1mJ、200ps的激光脉冲,四程放大器能提供7×10~2的放大倍数。

Cr^（4＋）:YAG的可饱和吸收特性与被动Q开关性能研究

运用速率方程计算了Ｃｒ４＋ＹＡＧ晶体的可饱和吸收特性参数，包括初始吸收系数、饱和吸收系数、饱和光强和损耗调制度。用Ｃｒ４＋ＹＡＧ对脉冲和连续ＮｄＹＡＧ激光器进行了被动调Ｑ，在脉冲ＮｄＹＡＧ激光器上得到了８ｎｓ的调Ｑ激光脉冲。

1kHz飞秒激光脉冲在空气中传输成丝的演化过程

利用高重复频率 (1kHz)、低能量的飞秒激光脉冲研究激光脉冲在空气中传输成丝的演化过程 .采用成像的方法观测飞秒激光脉冲在大气传输过程中光束截面上光强分布变化 ,以及大气等离子体通道对光强分布的反作用 .实验结果表明 ,激光脉冲在传输过程中先形成双丝结构 ,再逐渐合并成单丝结构 .

连续Nd:YAG激光器中Cr^(4+):YAG被动调Q的稳定性和功率的提高

Ｃｒ４＋ＹＡＧ用于连续ＮｄＹＡＧ激光器被动调Ｑ，激光横模结构和纵模结构以及激光泵浦速率起伏等是引起调Ｑ不稳定的重要因素，运用一定的技术可以使调Ｑ稳定性得到根本性改善；

Cr^(4+)∶YAG晶体的激发态吸收研究

对Cr4 + ∶YAG晶体作为 10 6 4nm激光的可饱和吸收体进行了研究。利用速率方程 ,描述了强激光下晶体的激发态吸收 (ESA)的动力学过程。用实验验证了所导出的光强与透过率的理论曲线 ,并因此论证了可以利用晶体的激发态吸收进行激光调Q ,并对其进行优化。

Cr^(4+): YAG被动调Q与激发态吸收饱和

运用速率方程计算了Ｃｒ４＋ＹＡＧ晶体的基态吸收、激发态吸收与入射脉冲的能量密度和强度的关系。在测量晶体透过率的实验中，发现Ｃｒ４＋ＹＡＧ晶体的激发态吸收趋于饱和。理论计算与实验数据拟合给出了包括基态吸收截面，激发态吸收截面和寿命等参数。在用Ｃｒ４＋ＹＡＧ对脉冲式ＮｄＹＡＧ激光器被动调Ｑ的实验中，得到脉宽５ｎｓ、能量９０ｍＪ的激光脉冲，并且发现这种调Ｑ与Ｃｒ４＋ＹＡＧ的激发态吸收饱和直接相关。

增益开关型Ti^(3+):Al_2O_3对激光器的时间特性研究

本文报道增益开关型Ti^(3+) :Al_2O_3激光器输出脉冲的时间特性;给出激光器在宽带输出及调谐工作状态下,输出脉冲的时间特性曲线.实验中获得最小的脉宽为1.2ns.在一定的实验条件下,脉冲宽度可在5～27.5ns范围内连续变化.在调谐状态下,用一输出耦合镜得到波长可调谐范围为730～850nm.用三块棱镜作调谐器,在中心波长780nm处,最大输出能量为4.7mJ,谱线宽度为0.13nm(FWHM).

类锂离子软X射线激光实验研究

在上海光机所6路激光装置上成功地进行了软X射线激光增益实验,利用自制的一维空间分辨掠入射光栅光谱仪研究了1mm厚平板靶激光等离子体中铝和硅的类锂离子的自发发射放大(ASE)性能.实验表明,Al^(10+)离子的5f-3d跃迁(波长10.57nm)的时间积分发射强度随线状等离子体的长度非线性增长,相应的增益系数为2.3±0.7cm^(-1),最大增益长度乘积约为2; 空间分辨光谱显示增益最大的区域离靶面约440μm.

掺钛蓝宝石再生放大器的光谱整形

采用腔内和腔外两种方法对激光脉冲进行光谱整形。在掺钛蓝宝石再生放大器中插入一定厚度的石英双折射晶体片 ,通过调节晶体光轴的空间取向 ,对再生放大器输出的脉冲光谱进行腔内整形 ,使再生放大器输出脉冲的谱宽从 2 0nm左右增加到 35nm左右 ,接近进入再生放大器的激光种子脉冲的谱宽。另外用镀反射膜的平板滤光片进行了腔外光谱整形的实验 ,使再生放大器输出脉冲谱宽展宽到 2 8nm左右。

Ti^3＋离子浓度对掺钛蓝宝石激光器输出特性的影响

首次从理论上研究了掺钛蓝宝石晶体中Ｔｉ３＋离子浓度对脉冲式激光泵浦的掺钛蓝宝石激光器的输出特性的影响。并用五种不同Ｔｉ３＋离子浓度的掺钛蓝宝石晶体进行了实验研究，实验结果与理论计算符合得较好。

LD泵浦Nd：YVO_4激光器的基横模、高重复频率声光调Q

用国产激光二极管，实现了连续泵浦Ｎｄ：ＹＶＯ４激光器声光调Ｑ．以及单纵模预激光调Ｑ输出。在较小的泵浦功率下．得到了２．４％的光－光转换效率，斜效率为１２．５％，脉冲宽度为６０ｎｓ，激光为基横模输出．将实验结果与ＬＤ泵浦Ｎｄ：ＹＡＧ激光器进行了比较．