基于空谱干涉扫描法测量超宽带激光时空耦合特性

大口径超高峰值功率激光装置中展宽器、压缩器、透镜等光学元件会导致不同空间位置的脉冲波形及延时各有不同,称为“时空耦合效应”.常规的测量手段仅能反映激光近场的局部时间特性,本文设计并验证了一种基于空谱干涉线扫描的时空特性测试方案:采用空谱干涉方法单次测量可获得一个空间维度上的时空耦合特性,通过沿另一空间维度扫描,即可获得完整的近场时空耦合特征.利用该方法实验测量了劈板引入的角色散以及近场不同空间位置处的脉冲波形、脉冲前沿、脉冲宽度等信息,与理论计算结果符合得较好,说明该方法能够有效地测量超宽带激光的时空耦合特性.

基于空谱干涉和频域分割的超快激光时空耦合特性的单次测量方法

大口径超高峰值功率激光的时空耦合(spatiotemporal couplings,STCs)畸变会严重影响焦斑的功率密度,为了准确预测远场处的光场分布、补偿STCs畸变以提升远场的峰值功率密度,亟须一种有效的时空耦合特性的单次测量方法.本文提出了一种基于空谱干涉和频域分割的超快激光时空耦合特性测量方法,对该测量方法的基本原理与实现方式进行了详细的阐述,并对其进行了模拟计算与分析,模拟结果表明该测量方法能够精确表征超短脉冲激光的时空耦合特性.

A cylindricalÖffner stretcher based on ternary reflector for femtosecond petawatt-level laser system

A cylindricalÖffner stretcher based on ternary reflector(COSTER)is proposed and analyzed.Compared with the traditionalÖffner stretcher,the COSTER has no off-axis aberration in the multipass configuration,and the output laser of COSTER has lower spectral phase noise and higher temporal contrast in the far field.The COSTER is quite suitable to be used in multipetawatt laser facilities,and it might be the preferred stretcher configuration for ultrafast and ultra-intense lasers.

光学参量啁啾反转脉冲放大系统色散补偿方案

在光学参量啁啾反转脉冲放大(OPRCPA)系统中,展宽器和压缩器都可使用平行光栅对,从而避免常规展宽器中较大的谱剪切效应,简化展宽器结构。基于此,分析了OPRCPA系统中各阶色散对输出脉冲的影响,给出了相应的理论模型和数值计算方法,提出了用棱栅对补偿系统三阶色散的方案。

压缩聚焦过程中的波前畸变对远场时空分布影响

针对超高峰值功率激光系统中脉冲的压缩及聚焦过程进行建模,基于光线追迹法和夫琅禾费衍射方法对平行光栅对压缩器的色散过程和抛物面镜的聚焦过程进行了模拟分析,同时采用Square-Radial多项式对方形口径的波前畸变进行描述,分析了近场存在4种不同波前畸变情况时对远场时空分布的影响,定量给出了不同情况下波前畸变误差的允许范围。

基于空谱干涉和远场的分步式短脉冲激光时间同步探测

提出了一种基于空谱干涉和远场的分步式短脉冲激光同步探测方法,先利用空谱干涉捕捉时间同步的大范围,再利用远场实现同步的高精度探测。采用数值模拟对基于空谱干涉和远场的同步探测进行了分析,研究结果证明了该方法的可行性。该方法兼顾了大范围和高精度的特点,且对光强要求不高,能确保大部分能量用于物理实验研究,适用于短脉冲激光系统。同时,该方法可用于等离子体参数诊断、短脉冲激光相干合成等领域的时间同步的测量与控制。

离轴格里高利系统中失调对远场时空特性影响

扩束是超高峰值功率激光装置中必不可少的一环,由离轴抛物面镜组成的反射式扩束系统可解决传统透射式扩束带来的色散、色差及激光脉冲前沿畸变等问题。利用光线追迹法和惠更斯-菲涅耳原理对反射式扩束和聚焦过程进行分析,计算了在反射式扩束系统参数不同时,离轴抛物面镜失调对激光脉冲远场时空特性的影响,给出了激光脉冲斯特列尔比和峰值强度的误差允许范围。