近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在關(guān)于拍瓦激光裝置中的壓縮器優(yōu)化研究中取得新的進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Viability verification of asymmetric four-grating compressor in SEL-100 PW frontend”為題發(fā)表于Optics Communications。
 

　　目前，盡管全球范圍內(nèi)多個(gè)高功率激光系統(tǒng)正在建設(shè)或規(guī)劃中，然而由于高昂的成本和復(fù)雜的技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其是超高能量密度極其容易損壞光學(xué)元件，相關(guān)進(jìn)展受到了一定程度的制約。在所有的光學(xué)元件中，壓縮器光柵因其成本高、制造工藝難、易損傷，成為當(dāng)代拍瓦激光系統(tǒng)中最為脆弱的環(huán)節(jié)之一。此外,由于壓縮器前的光斑具有不均勻的空間特性，即激光空間強(qiáng)度調(diào)制，光斑局部的強(qiáng)度可能高達(dá)平均強(qiáng)度的2倍，為了不損傷光柵壓縮器，激光能量一般設(shè)置在光柵損傷閾值的一半。因此，為了提升輸出激光能量，可以從降低激光空間調(diào)制入手。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)近期提出了多步脈沖壓縮的方案，通過空間色散來勻滑光斑，從而降低空間調(diào)制。基于SEL-100 PW前端，團(tuán)隊(duì)對(duì)非對(duì)稱光柵壓縮器引入空間色散來勻滑光斑的方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該實(shí)驗(yàn)是首次在中心波長(zhǎng)約925 nm、超200 nm寬光譜帶寬的條件下開展的多步脈沖壓縮實(shí)驗(yàn)，旨在探索空間色散對(duì)超高功率激光系統(tǒng)時(shí)空特性的影響。實(shí)驗(yàn)中，研究人員引入了不同程度的空間色散(0 mm、5 mm、10 mm、20 mm)，并在補(bǔ)償?shù)攘繒r(shí)間啁啾的情況下，對(duì)輸出激光的光束特性進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)果表明，非對(duì)稱光柵壓縮器的方法能夠有效勻滑激光光束，提高脈沖能量容量并增強(qiáng)壓縮器的運(yùn)行安全性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還顯示，引入的空間色散幾乎不影響時(shí)域?qū)Ρ榷群途劢构獍叩某叽纭＿@一研究成果不僅為拍瓦激光系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，也有助于未來超高功率激光技術(shù)的發(fā)展。
 

　　相關(guān)研究得到了上海市自然科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科技重大專項(xiàng)的支持。
 

圖1 實(shí)驗(yàn)示意圖
 

　　圖2 脈寬與對(duì)比度。(a)：脈寬對(duì)比；(b)：對(duì)比度對(duì)比。FGC、AFGC-3分別是空間色散為0、13 mm光束。