20TW亚皮秒激光系统(SPS)与中子产生实验研究

利用啁啾脉冲放大技术 ,建成了一台基于钕玻璃放大器 10 5 3nm波长的亚皮秒超短脉冲激光系统 (SPS)。系统的输出峰值功率大于 2 0TW ,靶面最高能量可达 16J ,采用离轴抛物面反射镜聚焦 ,在靶面上获得 2× 10 18W /cm2 的激光功率密度 ,以此激光脉冲轰击氘化聚苯乙烯平面靶 ,获得单次发射最高 2 4× 10 4个中子产额。对中子产生的机理进行了相关的讨论     

脉冲形状对半导体激光放大器用于啁啾补偿的影响

光脉冲经过增益饱和的行波半导体激光放大器后,由于放大器的自相位调制,使放大脉冲附加上频率啁啾。合适的附加啁啾不但能抵销入射脉冲的初始啁啾,而且还有可能借助简单的群速度延迟线对脉冲进行压缩。本文计算了不同形状的入射脉冲经光放大器放大后的输出脉冲形状及其附加的频率啁啾,分析了它们对光放大器用于啁啾补偿的影响。     

10~(21)W/cm~2大口径钛宝石圆盘放大器

用做啁啾脉冲放大器最通常的两种增益介质是钕玻璃和钛宝石 ,里弗莫尔实验室的研究人员采用最大的钛宝石圆盘放大器 ( 10 cm直径 )做啁啾脉冲放大系统 ,使聚焦后的焦点强度超过 10 2 1W/ cm2。激光器与以前设计的用 532 nm波长、15J抽运的 3cm孔径宝石放大器啁啾脉冲放大系统非常相似 ,得到 3J能量。此设计是一个完全单独的设施 ,与 3cm孔径相同。起始的靶实验用于测量金的光核激励。产生的各种同位素分析为达到的峰值强度提供独立证据。10~(21)W/cm~2大口径钛宝石圆盘放大器…     

同步抽运源光学参量啁啾脉冲放大飞秒激光系统

啁啾脉冲放大(CPA)技术已被广泛应用在几太瓦(TW)至1000 TW的许多高功率激光系统中.光学参量放大器有着宽的放大带宽,能支持短至几飞秒激光脉冲的无光谱畸变放大.近年来,一种基于光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术的飞秒激光系统,已被提出和成功演示.我们实验室正在建造几太瓦级的OPCPA激光系统,该系统要求一台纳秒级的激光装置作为OPCPA系统的抽运源.本文介绍我们已建成的台式高功率倍频Nd∶硅酸盐玻璃激光装置.其输出波长532 nm、脉宽0.5 ns、能量15 J,光束口径为40 mm. 这台Nd∶硅酸盐玻璃激光装置的种子源与OPCPA激光系统一样来自于同一台飞秒1064 nm激光振荡器,它是一台由13瓦的Ar离子激光抽运的自锁模掺钛蓝宝石激光器,产生120 fs、带宽10 nm的1064 nm脉冲列.脉冲列进入一个光栅展宽器,把激光脉冲宽度展宽到0.3 ns水平,然后分出一束作为OPCPA的种子源,另一束进入一台重复频率1 Hz的Nd∶硅酸盐玻璃再生放大器,将脉冲能量从0.5 nJ放大到几毫焦耳,脉冲宽度展宽到0.7 ns. 从再生放大器输出的激光脉冲进入Nd∶硅酸盐玻璃激光放大链进行放大,最后由KDP倍频晶体对输出的1064 nm激光倍频,获得0.5 ns、15 J的绿光.输出的绿光由光学系统导向光学参量放大器,给OPCPA系统的1064 nm的啁啾种子脉冲作同步抽运,同步精度可达数十飞秒量级.(PB6)     

TW激光器加速电子

法国的Ecole综合技术公司、CNRS大学和英国皇家学院的研究人员报道了用100TW超短钕玻璃激光器的激发场加速电子的工作．研究人员们称,这是注入的电子束首次被激光器激发场加速器（LWFA）加速．这个实验装置用了一系列串联的放大器进行啁啾脉冲放大,在1057nm上以400fs的序列脉冲产生100TW的平均输出功率．将直径为80mm的输出光束注入一个脉冲压缩器,并以14m的焦距、30°的离轴抛物线聚焦于充气的室中．一个连续波3MeV的电子束注入等离子体中,用磁谱仪测量被加速的电子．共发射250个序列脉冲,其中大部分脉冲的激光能量为4～9J,光…     

啁啾镜与棱镜对混合色散补偿产生8 fs光脉冲

利用宽带啁啾镜（CM）与熔石英棱镜对结合优化色散补偿，从掺Ti蓝宝石振荡器中获得具有带宽大于100nm、光谱结构光滑的亚4个光学周期脉冲。该激光器输出脉冲的中心波长在780nm处，最短脉冲宽度为8fs，最宽的光谱半宽度为180nm。在3．5W泵浦下，输出功率为280mW。更重要的是该激光器能够稳定地运转在“马鞍型”的光谱状态，这对于作为啁啾脉冲放大器种子激光源，克服放大过程的“增益窄化”效应有实际意义。     

钕玻璃和钇铝石榴石的皮秒脉冲高效前置放大器

引言目前高功率皮秒激光系统获得了广泛发展。它在X射线振荡[1]、X射线光刻和X射线员微术[2，3]、脉冲气体介质[4]和表面等离子体[5～7]中的高次谐波振荡研究，以及其它许多问题中的应用提出了研制紧凑的太瓦激光系统的课题。目前研制的激光系统有相似的结构，并由振荡器、脉冲凋啾作用装置、放大级和压缩器。使用脉冲啁啾技术[8，9]可有效地将放大级储存的反转能量泵浦至皮秒辐射能量中。设计类似系统的重要元件是选择前置放大器的光学系统。它的要求是将光谱限脉冲有效地放大至毫焦耳级。同时，重要的是放大时保持被放大脉冲的光谱一时…     

EDFA对基孤子脉冲进行压缩与放大的数值研究

从描述光脉冲在掺铒光纤放大器(EDFA)中传输的非线性薛定谔方程出发,对基孤子脉冲在EDFA中的压缩与放大进行了数值研究,并对孤子脉冲在其中的压缩提出优化方案。结果表明,通过合理地选择EDFA的参数,可使无啁啾的基孤子脉冲实现绝热压缩和放大;对具有初始啁啾的基孤子脉冲,压缩过程将不再满足绝热条件;对于正啁啾的基孤子脉冲,可得到较好的压缩与放大;而对于负啁啾的基孤子脉冲,压缩效果却较差。     

频率波动对啁啾脉冲在放大介质中传播特性的影响

在综合考虑了激光放大介质的克尔非线性效应、群速度色散和净增益后,得出了光脉冲在放大介质中传播的基本方程.以钕玻璃放大介质为例,对短脉冲在放大介质中的传播特性进行了数值模拟,并重点讨论了啁啾脉冲频率波动对其传播特性的影响.     

万兆瓦可调谐钕玻璃激光装置建成并通过鉴定

中国科学技术大学强激光物理实验室从1979年起,进行万兆瓦可调谐新颖高功率钕玻璃激光装置的研制,经10年努力,目前已研制成功,并于1989年11月25日通过了中国科学院院级鉴定。 该装置是在万兆瓦级高功率钕玻璃激光系统上实现输出激光波长连续可调谐的。整个装置由可调谐、窄带钕玻璃调Q激光振荡器、二级前置钕玻璃激光放大器、三级φ20×500mm钕玻璃激光主放大器、三级φ35×500mm钕玻璃激光主放大器、二级φ45×500mm钕玻璃激光主放大器,以及电光削波开关、电光隔离开     

百微焦级飞秒光纤激光放大系统

实验研究了基于掺Yb3+光纤的啁啾脉冲放大(CPA)系统。利用半导体可饱和吸收体锁模光纤激光器作为种子源,采用啁啾脉冲放大技术,将波长为1030 nm的脉冲展宽到数百皮秒进行放大。采用多级的掺镱单模光纤和双包层光纤组成预放大器,主放大器采用大模场的掺镱棒状光子晶体光纤作为激光工作物质,实现了重复频率为211 k Hz,功率为50 W的单模皮秒脉冲输出。通过合理地控制放大系统中每一级光纤放大器的增益以及非线性积累量,有效抑制了高能脉冲放大过程中非线性效应对脉冲时域特性的影响。采用反射式光栅对,对输出的放大脉冲进行压缩,最终获得了脉宽为887 fs的激光输出,单脉冲能量达到124μJ,对应峰值功率为139.8 MW,该实验结果为国内首次报道基于光纤结构的百微焦级飞秒激光系统。     

基于波前传感器的宽带光谱激光系统空间啁啾

分析了空间啁啾对宽带光谱超短脉冲激光系统的影响,提出了利用波前传感器研究神光II 5PW(SG-II-5PW)装置空间啁啾的实验方法。实验中采集了宽光谱超短脉冲激光经过展宽器及多级空间滤波器后的波前特征,测量了系统光路产生的横向空间啁啾和波前像差中心相对系统光轴的偏移量,并通过实时调节色散调节器来消除激光装置的空间啁啾。对比分析了横向空间啁啾被消除前后的波前分布,计算结果表明SG-II-5PW装置激光光束的聚焦性能和远场能量集中度可得到显著提升。     

超短光脉冲通过分布式光纤放大器的传输特性

为了探讨超短光脉冲在分布式光纤放大器中的传输放大特性及影响因素,建立了光脉冲在光纤放大器中的基本传输方程,以掺镱光纤放大器为例,采用分步傅里叶变换法对放大器中光脉冲的演变进行了模拟,讨论了初始啁啾和增益色散的影响。结果表明,当光脉冲在分布式光纤放大器中传输时,光纤的色散、非线性效应均会影响脉冲的形状和频谱,光脉冲初始啁啾也会对脉冲的传输状态产生影响;对于宽频谱光脉冲,增益色散相当于一种损耗机制,应该考虑其影响。相关结果对光纤放大器的系统设计和优化具有一定的参考价值。     

掺铒光纤放大器中孤子脉冲获得线性啁啾的研究

为了研究孤子脉冲经掺铒光纤放大器演变后的啁啾特性,采用了对称分步傅立叶的数值方法,对孤子脉冲在不同增益条件下的演变和线性啁啾特性进行了数值仿真。数值计算的结果表明：当满足增益系数μ远大于1时,基孤子脉冲在放大器中传输能够获得很好的线性啁啾,且发现脉冲的啁啾特性受选取的放大器长度参量的影响;啁啾越明显的脉冲,线性啁啾所占的区域越窄。进一步研究还发现初始啁啾系数和孤子阶数对脉冲获得的线性啁啾均有很大影响,初始正啁啾系数和高孤子阶数均能增强输出脉冲的线性啁啾特性。因此,利用孤子脉冲在掺铒光纤放大器中传输的非线性效应能够获得良好的线性啁啾,这对实现高质量的脉冲压缩是很有帮助的。     

钕玻璃中啁啾脉冲放大的"进步-P"型激光装置

啁啾脉冲的放大技术有可能获得多太瓦皮秒和亚皮秒激光脉冲,以便进行超强场与物质相互作用研究。本文给出啁啾脉冲放大的多太瓦“进步－Ｐ”型Ｎｄ：ＹＬＦ／Ｎｄ：玻璃混合激光装置,不久前曾在这台装置上进行了一系列１０＾１８￣１０＾１９Ｗ／ｃｍ＾２范围内超强场与固体的相互作用实验。     

EDFA中基孤子脉冲的传输及啁啾特性

文章数值分析了负色散掺铒光纤放大器(EDFA)中基孤子脉冲传输及啁啾特性,给出了一种利用EDFA获得线性啁啾的新方法.数值分析结果发现:增益系数μ>1时,基孤子脉冲在EDFA中传输能够获得很好的线性啁啾,并且啁啾的特性受选取的EDFA长度L的影响,L越大时线性啁啾越明显,线性啁啾所占的脉冲区域越窄.最后计算了输出脉冲在啁啾补偿后获得的压缩因子和基座能量比.     

半导体光放大器啁啾特性分析

改进了分析行波半导体光放大器啁啾特性的理论模型,其中考虑了有限的端面反射率和自发辐射。理论研究表明,这些因素的引入将减小光放大器附加到放大光脉冲上的非线性频率啁啾。     

高功率激光可以引发核裂变

卢瑟福·阿普尔顿实验室的科学家已经演示 ,现有的高功率激光器可在一些核物理和等离子体物理实验中取代核加速器。在较为普通的实验中 ,他们已用太瓦级激光产生等离子体感生 γ射线 ,具有足够的能量以引发核裂变。劳仑斯·里弗莫尔国家实验室的另一研究组已用拍瓦激光器获得核裂变。虽然两者的研究有些差别 ,但其实验均演示激光感生核裂变的可能性。英国科学家的实验使用卢瑟福的“火神”激光器。这是一个高功率 Nd∶玻璃激光系统 ,可在 1 0 5 4nm产生纳秒脉冲 ,能量高达2 .6 k J,或皮秒脉冲 ,功率为 1 0 0 TW。该激光使用啁啾脉冲放大 ,…     

不同剖面DDF中啁啾高斯脉冲展宽的研究

文章从理论上推导了啁啾高斯脉冲在5种不同群色散剖面光纤中的传播特性和初始啁啾对脉宽的影响.与常规单模光纤(SMF)相比,这5种色散缓变光纤(DDF)中的脉冲展宽较慢,能有效抑制脉冲展宽,但这5种DDF之间也存在着较大的差异.初始啁啾对脉冲的影响体现在:当β2c＞0时,脉冲展宽速度比无啁啾时要快;当β2c ＜0时,脉冲有一初始窄化过程,之后又快速展宽.     

用于高能短脉冲激光的光纤前端系统的展宽与放大特性

光纤技术为惯性约束聚变激光驱动器前端系统提供了许多便利,如便于分路、鲁棒性和稳定性.提出了一套全光纤前端的方案来适应未来高能拍瓦激光装置对种子源的需求.实验研究了这套用于产生高能短脉冲激光的光纤前端系统的啁啾脉冲展宽与放大特性.采用锁模振荡器的相位锁定信号作为系统的参考时钟,将各级光开关器件进行同步.系统采用波导幅度调制器来选取需要的信号重复频率,并用声光调制器(AOM)对放大器级间放大自发辐射(ASE)光进行抑制.通过大模场光纤放大器后系统输出啁啾脉冲峰值功率4.1 kW,脉宽760 ps,输出脉冲稳定.鲁棒性、高可靠性和使用便捷的优点使这套前端系统为高能拍瓦激光装置提供了一种可选择的种子脉冲产生方式.