中科院：僅1PW級激光器，就產生了高達50.8焦耳的激光脈沖！

2020-05-30 11:28 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

超強和超短激光技術的重大進步，促使了許多實驗室開發(fā)了桌面PW（拍瓦）級激光系統(tǒng)，作為研究相對論狀態(tài)下激光與物質相互作用的一種手段。PW級飛秒激光器的重復頻率，是一個重要的實際應用問題。

近年來，重復頻率PW級激光器的發(fā)展，引起了人們的極大關注。上海超強超快激光裝置(SURF)是一個位于中國上海的大型科學項目。該項目于2016年正式啟動并獲得資金，Sulf設施主要由兩條激光光束線組成。

Sulf-10PW光束線以每分鐘一發(fā)的速度運行，Sulf-1PW光束線以0.1 Hz的重復頻率運行。SURF可提供重復的PW級和10PW級激光脈沖，用于極端條件下材料動力學(DMEC)、超快亞原子物理(USAP)以及大分子動力學和極快化學(MODEC)的科學研究?，F(xiàn)在《高功率激光科學與工程》期刊發(fā)表了硫磺1PW/0.1 Hz激光光束線的最新進展。Sulf-1PW光束線是一種典型的雙CPA系統(tǒng)，它采用了交叉偏振波產生(XPWG)和飛秒光學參量放大(OPA)技術相結合的新型時間濾波器。

在研究中，Sulf-1PW光束線在最終放大器后產生了50.8J（焦耳）的激光脈沖，放大后的脈沖能量起伏低至1.2%(STD)。壓縮后的脈沖寬度為29.6fs，最大峰值功率為1PW。利用新型時間濾波器產生的高能高對比度種子脈沖，在Sulf-1PW光束線上測得主脈沖前-80ps處的對比度為2.5×10^-11。對光柵壓縮器的角色散進行優(yōu)化后，即使采用f/26.5離軸拋物面反射鏡，最大聚焦峰值強度也可達到2.7×10^19W/cm2。

測得1h內水平和垂直角的起伏分別為1.89rad(標準偏差)和2.45rad(標準偏差)。μ角的水平和垂直方向波動分別為1.89rad(標準偏差)和2.45rad(標準偏差)。適中的重復頻率、良好的穩(wěn)定性和高時間對比度使Sulf-1PW光束線成為相對論區(qū)域激光-物質相互作用的理想驅動激光器。SULF-1PW激光光束線目前正處于調試階段，粒子加速和二次輻射實驗已經初步完成。

在~300TW/0.1 Hz激光條件下，重復產生300 MeV準單能電子。此外，在~400TW/0.1 Hz激光條件下，還獲得了14 MeV的最大質子能量。據(jù)中國科學院上海光學精細機械研究所Sulf課題組介紹，初步實驗的進展和激光器的穩(wěn)定日常運行證明了Sulf-1PW光束線的實用性。下一步的工作將集中在進一步提高其脈沖時空質量上。利用聲光可編程色散濾光器和變形鏡，可以在不久的將來獲得更高的聚焦峰值強度。