基于XeF(C-A)放大器的混合(固态/气态)超高功率飞秒激光系统(英文)

提出了基于前端发生器和终端放大器,使用光泵浦XeF（C-A）激活介质的太瓦级混合激光器（THL-100）系统。前端发生器由长532 nm的连续激光泵浦的钛宝石飞秒脉冲振荡器,脉冲展宽机构,532 nm的脉冲激光泵浦的再生多通道放大器,衍射光栅压缩器和二次谐波发生器（KDP）组成。其光束输出参数为：脉冲持续时间50 fs,二次谐波（475 nm）辐射能量5 mJ。前端发生器以10 Hz的单脉冲模式工作。XeF（C-A）放大器由双高压脉冲发生器（线性变压器）,爆炸式阴极发射真空二极管,电子束注入系统,充满Xe的气室转换器和激光单元组成。高压发生器包括12个变压器,每个变压器有8个电容（40 nF）和火花隙,电容可以充电至100 kV。真空二极管中的电子束参数为：总电流300 kA,峰值电压550kV,脉冲持续时间约150 ns。穿透金属箔片到达Xe转换器的6个100 cm×12 cm电子束的总能量为67 kJ。激光系统通过泵浦能量的级联处理导致Xe2＊的快速形成,并在（172±5）nm连续辐射。真空紫外辐射通过CaF2窗口辐射到含有XeF2蒸汽和氮气缓冲气体的激光单元中,使XeF2光解,形成XeF＊准分子。由真空紫外辐射泵浦的放大器激活介质长110 cm,直径为24 cm。文中通过数值模拟给出了输出参数和第一实验结果,根据XeF（C-A）放大器参数模型和增益测量结果,得到的输出能量高达23 J,这意味着50 fs脉冲的峰值功率高达4060 TW。