OPCPA系统中压缩器表面失配时啁啾脉冲时间波形的研究

利用光线追迹法和四阶龙格一库塔法分析模拟了啁啾脉冲在OPCPA系统中传输时脉冲变化的情况,讨论了压缩器光栅对表面失配对输出脉冲宽度和时间波形的影响。结果表明,当光栅对表面失配时,光栅旋转方向以及初始啁啾共同作用导致脉冲宽度略大于或小于无初始啁啾脉冲的宽度。总体上,光栅G2顺时针旋转时的脉宽变化比G2逆时针旋转时脉宽变化快。而当脉冲有初始啁啾时,将对脉冲出现的预脉冲、尾脉冲有一定的削弱作用,脉冲前后沿的对称性也发生了变化。

抽运光中ASE噪声对OPCPA信噪比的影响

惯性约束核聚变快点火实验,要求拍瓦终端输出再压缩的高信噪比超短激光脉冲。在拍瓦前端光参变啁啾脉冲放大(OPCPA)阶段,抽运激光脉冲中由放大的自发辐射(ASE)噪声调制导致的电场强度振幅和相位的随机扰动,将会被传递到信号光的光谱上,使再压缩后主激光脉冲前后出现底座,降低了信号光的信噪比。数值模拟了抽运激光脉冲中ASE噪声对信噪比以及对时间底座的宽度的影响,并探讨了有利于提高超短激光脉冲信噪比的途径。

13.4 fs,0.1 Hz OPCPA Front End for the 100 PW-Class Laser Facility

Here,we report the recent progress on the front end developed for the 100 PW-class laser facility.Using 3 stages of optical parametric chirped-pulse amplification(OPCPA)based on lithium triborate(LBO)crystals,we realized a 5.26 J/0.1 Hz amplified output with a bandwidth over 200 nm near the center wavelength of 925 nm.After the compressor,we obtained a pulse duration of 13.4 fs.As the compression efficiency reached 67%,this OPCPA front end could potentially support a peak power of 263 TW at a repetition rate of 0.1 Hz.To the best of our knowledge,among all the 100 TW-level OPCPA systems,it shows the widest spectral width,the shortest pulse duration,and it is also the first OPCPA system working at a repetition-rate mode.

上海光机所在基于YCOB晶体的OPCPA技术方面取得进展

近日,中国科学院上海光学精密机械研究所研究员朱健强、谢兴龙领衔的数拍瓦课题组与中国科学院上海硅酸盐研究所团队合作,在基于三硼酸氧钙钇(YCOB)晶体的808 nm波段光参量啁啾脉冲放大技术(OPCPA)实验研究中,获得了高增益、超宽带、高转换效率输出。相关成果发表于《光学快讯》(Optics Express)。

光参量啁啾脉冲饱和放大的增益稳定性

光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)在饱和放大区存在一个增益稳定点,据此设计了一个输出稳定的三级OPCPA系统;第一、二、三级分别选用准相位匹配的周期极化钛氧磷酸钾(PPKTP)晶体、LBO晶体和KDP晶体作为增益介质。饱和放大时,增益随泵浦光强度变化时的增益输出稳定性明显改善,在泵浦光强度抖动低于6%的情况下,各级光参量放大器OPA输出的增益抖动小于1%。前级采用准相位匹配的PPKTP晶体作为增益介质,在远低于破坏阈值的30MW/cm2的泵浦功率密度下,可得到2×105的饱和放大增益和20%的能量转换效率。

高功率超短脉冲激光与新奇物理现象

ＣＰＡ（Ｃｈｉｒｐｅｄ Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技术，掺钛蓝宝石晶体材料与高功率团体激光器相结合，产生了新一代激光器，把已有高功率固体激光器的脉冲宽度缩短了３～４个数量级，输出功率提高了２～３个数量级，超过ＩＰＷ，聚焦功率密度高达１０２１Ｗ／ｃｍ２。激光技术这一划时代的进展打开了一个新奇的物理学世界，科学家们观察到了许多意想不到的新现象，也在探索和思考其令人鼓舞的应用前景。

高重复频率高效率光参量啁啾脉冲放大研究

准相位匹配晶体在光参量放大过程具有更大的有效非线性系数,数值分析显示在光参量前级放大过程中就能够提供6.2×106 的高增益饱和放大,参量转换效率大于25%,并基于准相位匹配的参量增益特性给出了一个全二极管激光器泵浦的亚TW级高重复频率OPCPA系统的优化设计。

周期极化LiNbO_3脉冲走离效应分析

建立了包含高阶群速色散的OPCPA数值模拟程序,并以准相位匹配的周期极化的LiNbO3(PPLN)参量放大器为例,在信号光是中心波长1 053 nm,脉宽100 fs的飞秒脉冲经展宽器展宽800 ps的啁啾脉冲,输入能量约0.6 nJ,泵浦光波长527 nm,脉宽3 ns,初始输入泵浦光强300 MW/cm2,PPLN晶体的非共线角1.49°,极化周期9.7μm的条件下,对OPCPA过程前级的高阶群速色散引起的走离效应对泵浦光、信号光频谱和脉冲形状的影响等具体特性进行了数值模拟。结果表明:在合适的晶体长度下,高阶群速色散对参量转换效率的影响不大,但它对输出信号光的时间波形和频谱有较大影响,会引起脉冲时间形状畸变和频谱漂移。

小型化超宽带光学参量啁啾脉冲放大系统的研究

光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术将是替代CPA技术而产生脉宽更短、峰值功率更高脉冲激光的最新技术．目前超短超强脉冲激光技术发展的方向是采用OPCPA技术建立高柬质、高效率、脉宽小于30fs的峰值功率大于TW的小型化台面超短超强脉冲激光系统．

宽带激光参量放大器及其在飞秒拍瓦（10^15W）脉冲激光技术中的应用

飞秒超高功率，超高强度激光系统将为极端条件下的激光和物理相互作用提供实验研究手段，支持飞秒激光脉冲放大的宽带激光放大器是研制这类强激光系统的关键单元。本文讨论了参量光放大器的宽带特性，它可用于飞秒啁啾脉冲激光放大。据此，建立利用此方案结合纳秒钕玻璃高能激光装置产生飞秒超强激光脉冲、和传统的钕玻璃啁啾脉冲激光放大相比，ＯＰＣＰＡ可大幅度提高输出功率和光束质量。

光参量啁啾脉冲放大中时间同步抖动对增益稳定性的影响

在考虑了光参量啁啾脉冲放大中的脉冲波形、相位失配和时间同步抖动情况下,给出了计算光参量啁啾脉冲放大增益特性更为完善的三波耦合理论模型。并在1 ns的时间同步抖动情况下,对比分析了光参量放大在小信号放大及饱和放大时的增益稳定性。光参量放大的时间同步抖动对增益影响非常大,使放大信号光脉冲的增益光谱发生了明显的偏移,波形不对称和整个增益降低;并且信号光光谱越宽,光参量放大间的时间同步抖动对其增益影响越严重;但随着参量放大增益饱和的出现和加深,信号光和抽运光之间的同步时间抖动对放大信号光的输出强度影响减弱,即在饱和放大处可以获得更稳定的放大信号光输出。

光学参量啁啾脉冲放大中时间抖动对飞秒脉冲对比度的影响

基于宽带脉冲的计算模型,采用4阶龙格-库塔法研究了光学参量放大所满足的三光波耦合方程。数值结果表明:时间不同步导致大量本底能量不能被压缩,使本底形成,导致飞秒脉冲展宽,如抖动从0变化到150 ps,则其预脉冲宽度由0.2 ps展宽到0.7 ps,降低了输出飞秒激光对比度,并导致输出能量稳定性降低。采用长而平滑泵浦光脉冲、选择适当长度的非线性晶体、并使系统工作于增益饱和区,能实现高对比度和高稳定的飞秒激光输出。

高能量高峰值功率激光系统的稳定性问题研究

针对高能量高峰值功率激光系统建立了相应的理论分析模型和计算程序,并针对放大系统的稳定性进行了分析,同时还对放大链路中的B积分、频谱漂移、泵浦光和信号光之间的时间同步抖动进行了模拟分析.分析结果表明:采用两级放大结构,有利于提高系统的稳定性;同时需要严格控制全系统B积分累积,建议全系统B积分的累积值小于2,超过2的B积分累积意味着更多的注入能量,如果泵浦光和信号光之间的同步时间抖动控制在±0.2ns之内,输出稳定性可控制在rms2%之内.

Ⅰ类高氘DKDP晶片性能研究

受到晶体尺寸以及非线性光学性能的影响,目前可供选择的非线性晶体非常有限。DKDP晶体作为传统大尺寸光电材料,在光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)装置中得到了应用。高氘化的DKDP晶体有更好的光学性能,然而生长出高氘化DKDP晶体对生长环境等有更加严格的要求。本文通过改良的原料合成罐以及生长槽,采用点籽晶快速生长法成功生长出高氘DKDP晶体。按照Ⅰ类(θ=37.23°,φ=45°)切割方式制备样品,并对其氘含量、透过率、光学均匀性以及晶体激光损伤阈值进行测试。实验结果表明,晶体的平均氘含量达到98.49%,在可见-近红外波段下具有较宽的透过波段和较高的透过性能。R-on-1的测试结果显示,在3 ns、527 nm条件下,DKDP晶体的激光损伤阈值达到了19.92 J/cm^(2)。晶体光学均匀性均方根达到了1.833×10^(-9),表明晶体具有良好的光学均匀性。

稳定高质量光参量啁啾脉冲放大系统优化设计

要实现光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)系统稳定、高质量输出,需要同时对光参量放大和泵浦光倍频这两个非线性过程进行优化设计。在光参量放大系统优化设计中,建立了描述光参量放大过程的多种简化物理模型;通过模拟泵浦光和信号光口径匹配关系,分析了放大信号光空间两维对称性并提出了优化方法;建立了非线性晶体最佳长度确定及调谐方法,以实现信号光输出高稳定性。在泵浦光倍频系统优化设计过程中,提出应用位相失配法实现稳定倍频输出,研究表明这种方法不仅能实现倍频光能量起伏抖动远远小于基频光能量的起伏抖动,而且能减小泵浦光近场调制度和时间波形调制,极大地改善输出倍频光光束质量,进而提高OPCPA系统输出信号光质量。

清洁生产审计方案评估与可持续发展的调整完善

清洁生产的可行性和科学性由于可持续发展战略目标的确立,有了新的审计评价的考虑因素。可持续发展使得清洁生产审计方案评估面临着新的形势和要求,文章试就清洁生产方案的审计评估的调整完善与相关的问题进行讨论。

上海光机所的超短超强激光装置创世界纪录

由中科院上海光机所自主创新研究与发展的“小型化OPCPA超短超强激光装置”能在100万亿分之12秒内进发出相当于全球电网平均功率总量数倍的16．7太瓦（167亿千瓦）强大功率，超出国际同类研究整整10倍以上。

我国成功研制超短超强激光装置

上海2005年5月25日电：最近一期国际权威学术刊物《应用物理》发表的评论性论文认为，上海光机所研制的OPCPA超短超强激光装置，及其取得的国际最高水平的激光峰值输出功率16．7太瓦的实验结果，是近10年来国际OPCPA研究领域中最杰出的实验成就，是迄今建成的具有高输出功率的OPCPA超短超强激光系统。

光参量啁啾脉冲放大技术研究进展

光参量啁啾脉冲放大（optical parametric chirped pulseamplific ation，OPCPA）技术，完美地结合了光参量放大（OPA）与啁啾脉冲放大（CPA）的优点，以其高信噪比、高增益、宽增益带宽等众多优势备受关注。OPCPA技术以基于非线性晶体的光参量放大器取代了传统的增益介质激光放大器，是一种非线性的参量耦合放人过程，可以突破目前能级跃迁型激光增益介质的带宽瓶颈。大量的实验和理论研究表明，OPCPA作为一种全新的超短脉冲放大途径，是目前能够产生超短超强激光的一种十分有效而且可行的最新技术。