基于铌酸锂双折射晶体的皮秒拍瓦激光系统光谱整形

为补偿皮秒拍瓦激光系统中钕玻璃宽带放大引起的增益窄化,提出了一种基于铌酸锂双折射晶体的高能量光谱整形方法.在相同强度调制下,对比了BBO、铌酸锂和石英3种晶体,针对1053 nm激光,选用了高双折射率、大口径且不易潮解的铌酸锂作为整形晶体.理论分析了晶体厚度、倾斜角、面内旋转角对强度调制的影响,发现它们分别决定调制的带宽、中心波长及深度.并对整形过程中晶体引入的光谱相位进行了分析,发现各阶色散量随晶体厚度、倾斜角、面内旋转角变化的规律,因此可通过上述参数控制各阶色散量.在此基础上,开展了中心波长为1053 nm、带宽为10 nm、调制深度为80%的光谱整形实验和相位测量实验,实验与理论分析相一致.针对神光Ⅱ皮秒拍瓦激光系统,利用上述整形方案,国内首次实现了1700 J, 6 nm (FWHM)的高能宽带激光输出,有效补偿了增益窄化.研究结果对国内基于钕玻璃放大系统的宽频带激光装置的工程研制具有重要意义.

大口径透镜色差对多程结构钕玻璃拍瓦激光聚焦时空特性的影响

本文基于宽频带激光在透镜中的衍射传输理论,针对国内多程放大结构的高能拍瓦激光系统设计,研究了大口径透镜导致的脉冲时间延迟(PTD)对宽频带激光焦斑时空特性的影响。研究发现,当宽带激光口径达到360 mm×360 mm时,透镜导致的最大PTD约为2.5 ps,当在3.2 nm的傅里叶变换极限带宽下脉冲宽度为0.5 ps和光束质量为1倍衍射极限(DL)时,聚焦过程时空耦合效应最强,时间波形发生畸变的同时,90%的能量集中度对应的焦斑尺寸也将增加一倍;但当压缩脉冲宽度在≥1 ps或远场光束质量不小于5倍DL时,焦斑的时空耦合效应变弱,PTD带来的影响可以忽略。该研究结果将为国内高能拍瓦激光系统的透镜色差补偿和聚焦性能提升提供重要的理论依据。

基于自相关的纳焦级弱信号10^11高动态范围测量

为实现弱信号对比度的高动态范围测量,基于二阶自相关理论,提出了一种实现纳焦级弱信号对比度高动态范围测量的方法。理论分析了能量(功率)、相位匹配和测量噪声对测量动态范围的影响,发现通过对测量噪声能量的光子计数进行探测、精确设置相位匹配过程中的非共线角,并采用聚焦和滤波方式对测量噪声进行抑制,可有效提升测量的动态范围。在此基础上,建立了一台弱信号高动态范围测量系统,利用神光II高能拍瓦激光种子源,实现了纳焦级弱信号1.0×10^11的高测量动态范围,这一数值与理论分析结果相符;同时,实现了种子源4.3×10^8对比度的准确甄别。研究结果对国内高能拍瓦激光系统对比度的提升具有重要意义。