Author Affiliations
Abstract
1 Science and Technology on Plasma Physics Laboratory, Laser Fusion Research Center, CAEP, Mianyang, Sichuan Province 621900, China
2 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100871, China
3 Institute of Heavy Ion Physics, Peking University, Beijing 100871, China
4 School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China
5 School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
The results of a commissioning experiment on the SILEX-Ⅱ laser facility (formerly known as CAEP-PW) are reported. SILEX-Ⅱ is a complete optical parametric chirped-pulse amplification laser facility. The peak power reached about 1 PW in a 30 fs pulse duration during the experiment. The laser contrast was better than 1010 at 20 ps ahead of the main pulse. In the basic laser foil target interaction, a set of experimental data were collected, including spatially resolved x-ray emission, the image of the coherent transition radiation, the harmonic spectra in the direction of reflection, the energy spectra and beam profile of accelerated protons, hot-electron spectra, and transmitted laser energy fraction and spatial distribution. The experimental results show that the laser intensity reached 5 × 1020 W/cm2 within a 5.8 µm focus (FWHM). Significant laser transmission did not occur when the thickness of the CH foil was equal to or greater than 50 nm. The maximum energy of the accelerated protons in the target normal direction was roughly unchanged when the target thickness varied between 50 nm and 15 µm. The maximum proton energy via the target normal sheath field acceleration mechanism was about 21 MeV. We expect the on-target laser intensity to reach 1022 W/cm2 in the near future, after optimization of the laser focus and upgrade of the laser power to 3 PW.
Matter and Radiation at Extremes
2021, 6(6): 064401
1 贵州师范大学大数据与计算机科学学院，贵州 贵阳 550000
2 华中师范大学物理科学与技术学院，湖北 武汉 430079
3 喀什大学物理与电气工程学院，新疆 喀什 844007
利用环偶极子超材料的奇异特性实现了高Q值Fano共振的设计。该亚波长结构是通过两个不对称开口谐振环实现的，在9.1 GHz处实现了高Q值Fano共振。通过对超材料传输特性、结构表面电流、涡旋磁场以及各多极子的远场散射能量分析可知，所设计的Fano共振是由结构内迅速增加的环偶极子产生的。分析了在垂直入射电磁波的不同极化角下，Fano共振与多极子散射能量的变化关系。所设计的平面环偶极子超材料Fano共振在微波段、太赫兹甚至光波段具有潜在的应用价值，如超高灵敏度传感器、光开关等。
材料 环偶极子 Fano共振 高Q值 散射能量 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0916001
1 西南科技大学-中国工程物理研究院激光聚变中心极端条件物质特性联合实验室, 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
从Sellmeier 方程出发得到了BBO 晶体在1550 nm 波段具有波长不敏感的性质，因此BBO 晶体可用于掺铒光纤锁模激光器的宽带倍频。采用分布傅里叶方法对倍频耦合波方程进行了数值求解，得到了不同功率密度以及不同脉宽基频光的情况下倍频效率和转换带宽随晶体长度的变化关系，提出了晶体最佳长度的选择标准。与小信号近似的选择方法相比，该方法的适用范围更广，可用于不同功率密度情况下的晶体长度选择。
非线性光学 宽带倍频 掺铒光纤激光器 BBO 晶体 激光与光电子学进展
2015, 52(12): 121901
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
介绍了中物院激光聚变研究中心在神光-Ⅲ主机装置建设、大口径高通量验证实验平台研制、神光-Ⅲ原型装置运行与性能提升、支撑激光驱动器建设的精密装校与洁净处理技术和精密光学检测技术、星光-Ⅲ激光装置建设、PW量级全光参量啁啾脉冲放大系统技术以及高功率波导激光技术等方面的主要研究进展情况。
高功率固体激光 超短脉冲激光 高功率波导激光 精密装校 精密光学检测 high power solid laser ultra-short pulse laser high power waveguide laser assembling and installing precision optical metrology 强激光与粒子束
2013, 25(12): 3082
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生部， 四川 绵阳 621900
基于非线性薛定谔方程(NLSE)建立了自相似脉冲在振荡器中的产生模型，在此模型的基础上研究了自相似脉冲在激光器中形成的物理机制。通过合理设置参数，得到自相似锁模脉冲在激光器中的演化。此自相似脉冲具有严格的线性啁啾，可压缩至90 fs，脉冲峰值功率可以达到26 kW。在谐振腔内，随着位置的变化脉冲宽度被展宽或压缩，这种变化主要源于光纤内的自相位调制和色散综合作用。随着腔内净色散的增加，锁模脉冲输出能量逐渐增加，腔内脉冲呼吸比逐渐降低。随着抽运功率的增加，脉冲能量和腔内呼吸比也随之增加。这种可呼吸的自相似脉冲可在腔外压缩至接近变换极限，且具有超高峰值功率。
激光器 锁模光纤激光器 自相似 呼吸脉冲
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生部， 四川 绵阳 621900
基于光纤中的耦合波方程和琼斯矩阵建立了非线性偏振旋转锁模光纤激光器的数值模型，模拟研究了抽运激光功率抖动和腔长抖动对锁模激光器输出脉冲幅值抖动的影响。结果表明，抽运激光功率Pp的抖动对锁模激光器脉冲幅值抖动影响较大，幅值抖动随着Pp抖动的增大而增大，当抽运功率有±3%的随机抖动时，锁模脉冲幅值的均方根(RMS)值达到0.82%，峰谷(P-V)值达到2.84%；而腔长抖动对脉冲幅值抖动影响较小，但腔长抖动会带来较大的脉冲时间抖动。因此要得到极低时间抖动和幅值抖动的锁模脉冲，必须对抽运激光功率和腔长的抖动加以控制。
激光器 锁模光纤激光器 非线性偏振旋转 幅值抖动
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了克服目前高能短脉冲装置压缩光栅的损伤阈值无法满足要求的问题，针对星光Ⅲ装置皮秒激光束的压缩器，设计了由熔石英材料构成的、具有较高损伤阈值的光子晶体光栅，该光栅由2维光子晶体和表面光栅结构两部分组成，具有高反射效率和强角色散的能力。计算结果显示:经过优化设计的光子晶体光栅在波长1 053 nm，57°～77°的入射范围内，-1级衍射效率超过了92%，而当入射角为71°时，在1 040～1 090 nm光谱范围内，-1级衍射效率超过92%，性能满足使用要求。
光子晶体 损伤阈值 压缩器 光栅 超强激光 photonic crystal laserinduced damage threshold compressor grating ultraintense laser
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
多路光的相干合成是高功率固体激光装置的关键技术之一。基于合成模型, 对4组tilt/tip-piston镜采用并行梯度算法, 通过模拟计算实现了光束间的位相锁定和相干合成。结果表明有限次算法迭代次数内, 相干合成时远场焦斑10 μm半径范围内的强度比约为非相干合成时的4倍。基于高频响应驱动器和对应的高速控制算法将有可能实现高功率固体激光装置多路输出光束间的相干合成。
相干合成 光学追迹 衍射计算 高功率固体激光 并行梯度下降算法 tilt/tip-piston镜 coherent beam combination ray tracing diffraction calculation high-power solid state lasers stochastic parallel gradient descent algorithm tilt/tip-piston mirror
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
2 国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
根据实现快点火激光的预估参数要求，分析了非相干组束和相干组束是否可满足快点火所需的激光功率密度和能量。引入与实际情况相当的畸变波前分析远场焦斑，为了满足能量要求非相干组束需要组合更多的光束，并改进驱动器的稳定性将角漂控制在±2 μrad范围内；相干组束可获得更小的焦斑有利于提高功率密度，同时可降低对能量的要求，但仅对单路光分别进行波前补偿并不能提高能量集中度，需要引入复杂的监测和控制设备对整个通光孔径内的波前(包括束内和束间)进行全局控制。基于目前提出的参数要求和波前校正能力，非相干合成更易实现快点火，但相干合成则具有更广泛的应用潜力。
快点火 非相干组束 相干组束 波前误差 功率密度 fast ignition non-coherent combination coherent combination wavefront error power intensity
Author Affiliations
Abstract
1 College of Optic-Electric Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
The development of phased-array grating compressor is a crucial issue for high-energy, ultra-short pulse petawatt-class lasers. Almost all systems have adopted a tiled-grating approach to meet the size requirements for the compression gratings. We present a computer-control test system utilizing near-field interference and far-field focusing capable of monitoring and fast correcting tiled errors of the grating compressor. In this system, the tilt/tip errors between the two gratings are determined by the Fourier transform (FT) of the individual interference fringe, and the piston errors are determined by the ratio of the two primary peaks formed in the far-field pattern as a function of the piston difference. Monochromatic grating phasing is achieved experimentally and pulse compression is demonstrated with a tiled grating system.
相干叠加 拼接光栅 干涉技术 脉冲压缩 140.7090 Ultrafast lasers 320.5520 Pulse compression 050.1950 Diffraction gratings Chinese Optics Letters
2011, 9(4): 041408
