Author Affiliations
Abstract
1 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Laser Fusion Research Center, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
A cylindrical Öffner stretcher based on ternary reflector (COSTER) is proposed and analyzed. Compared with the traditional Öffner stretcher, the COSTER has no off-axis aberration in the multipass configuration, and the output laser of COSTER has lower spectral phase noise and higher temporal contrast in the far field. The COSTER is quite suitable to be used in multi-petawatt laser facilities, and it might be the preferred stretcher configuration for ultrafast and ultra-intense lasers.
cylindrical Öffner stretcher aberration temporal contrast Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 073201
1 中山光子科学中心，广东 中山 528400
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
超短超强脉冲激光是目前世界上在实验室内产生超高能量密度、超强电磁场和超快时间尺度的综合性极端物理条件的重要手段。在对超短超强脉冲激光发展现状和趋势分析的基础上，针对高能量密度物理等前沿基础科学实验研究多样化的需求，提出研制不同脉冲宽度、三种脉冲激光（两束输出功率为10 PW的飞秒激光、单束输出功率为1 PW@1 Hz的飞秒激光、单束千焦耳皮秒激光和单束万焦耳纳秒激光）协同输出至4个物理实验站形成不同工作模式，实现多种加载-诊断物理实验功能的星光超强激光装置（XG-ELF）的设想。对XG-ELF装置的物理实验设想和主要设计结果进行介绍。建成后的XG-ELF装置将为我国高能量密度物理前沿基础领域中的研究提供先进的研究平台。
激光器 极端条件 高能量密度物理 超短超强激光 光参量啁啾脉冲放大 光学学报
2022, 42(17): 1714001
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
扩束是超高峰值功率激光装置中必不可少的一环,由离轴抛物面镜组成的反射式扩束系统可解决传统透射式扩束带来的色散、色差及激光脉冲前沿畸变等问题。利用光线追迹法和惠更斯-菲涅耳原理对反射式扩束和聚焦过程进行分析,计算了在反射式扩束系统参数不同时,离轴抛物面镜失调对激光脉冲远场时空特性的影响,给出了激光脉冲斯特列尔比和峰值强度的误差允许范围。
物理光学 几何光学设计 激光扩束 离轴抛物面镜 光线追迹 矢量衍射 超快激光脉冲 时空特性 光学学报
2021, 41(21): 2126003
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
针对超高峰值功率激光系统中脉冲的压缩及聚焦过程进行建模,基于光线追迹法和夫琅禾费衍射方法对平行光栅对压缩器的色散过程和抛物面镜的聚焦过程进行了模拟分析,同时采用Square-Radial多项式对方形口径的波前畸变进行描述,分析了近场存在4种不同波前畸变情况时对远场时空分布的影响,定量给出了不同情况下波前畸变误差的允许范围。
超快光学 脉冲压缩 超快激光 衍射光栅 波前畸变 时空特性 光学学报
2020, 40(11): 1132001
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
在光学参量啁啾反转脉冲放大(OPRCPA)系统中,展宽器和压缩器都可使用平行光栅对,从而避免常规展宽器中较大的谱剪切效应,简化展宽器结构。基于此,分析了 OPRCPA 系统中各阶色散对输出脉冲的影响,给出了相应的理论模型和数值计算方法,提出了用棱栅对补偿系统三阶色散的方案。
激光光学 脉冲压缩 色散补偿 啁啾脉冲放大 参量放大 棱栅对
母杰 1,2,3王逍 1,2,3,*左言磊 1,2,3胡必龙 1,2,3,4[ ... ]粟敬钦 1,2,3
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 上海交通大学IFSA协同创新中心, 上海 200240
4 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
提出了一种基于空谱干涉和远场的分步式短脉冲激光同步探测方法,先利用空谱干涉捕捉时间同步的大范围,再利用远场实现同步的高精度探测。采用数值模拟对基于空谱干涉和远场的同步探测进行了分析,研究结果证明了该方法的可行性。该方法兼顾了大范围和高精度的特点,且对光强要求不高,能确保大部分能量用于物理实验研究,适用于短脉冲激光系统。同时,该方法可用于等离子体参数诊断、短脉冲激光相干合成等领域的时间同步的测量与控制。
激光光学 时间同步探测 空谱干涉 远场 短脉冲激光 
Author Affiliations
Abstract
1 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
2 Collaborative Innovation Center of IFSA (CICIFSA), Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
3 Science and Technology on Plasma Physics Laboratory, Mianyang 621900, China
4 Center for Crystal Research and Development, Key Laboratory of Functional Crystals and Laser Technology, Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
5 Graduate School of China Academy of Engineering Physics, Beijing 100088, China
We report an efficient mid-infrared extracavity optical parametric oscillator (OPO) based on the nonlinear crystal BaGa4Se7 pumped by a diode-side-pumped Q-switched Nd:Y3Al5O12 (Nd:YAG) laser. The maximum pulse energy of 1.03 mJ at 4.25 μm is obtained with the repetition rate of 10 Hz and pulse width of 12.6 ns when the pump energy was 13.5 mJ, corresponding to an optical-to-optical conversion efficiency of 7.6% from 1.064 μm to 4.25 μm. The idler wave slope conversion efficiency was 12%. To the best of our knowledge, it is the highest reported conversion efficiency for the compact BaGa4Se7 OPO driven by the Nd:YAG laser.
140.3070 Infrared and far-infrared lasers 190.4970 Parametric oscillators and amplifiers Chinese Optics Letters
2019, 17(12): 121402
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 上海交通大学IFSA协同创新中心, 上海 200240
3 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710054
为了研究波前畸变对光束指向探测的影响, 采用蒙特卡罗方法分别在整口径和不同口径、不同排布的子口径情况下, 对光束进行了模拟分析。研究结果表明, 当波前畸变的均方根值小于0.163λ时, 光束指向探测误差小于0.5 μrad; 当波前畸变的均方根值小于0.234λ时, 光束指向探测误差小于1 μrad。可选取波前畸变相对较小的子光束区域来计算整口径的光束指向。
激光技术 相干合成 蒙特卡罗方法 光束指向探测 波前畸变
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
2 中国科学技术大学光学与光学工程系， 安徽 合肥 230026
3 中国工程物理研究院等离子体重点实验室， 四川 绵阳 621900
光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA）是现阶段最常用的超短超强脉冲放大器之一。参量荧光是OPCPA的本征量子噪声，其形成的脉冲底座会大大降低输出信号脉冲的信噪比。采用数值模拟的方法，研究了不同脉宽比和抽运波形条件下参量荧光的演化规律及其对信噪比的影响。计算结果表明，在增益一定的情况下，随着脉宽比的增大，信噪比与效率-带宽积都呈先增大后减小的趋势。存在一个最佳脉宽比，使得两者同时达到最大。脉宽比小于此最佳值时，随着超高斯抽运光波形阶数的增大，信噪比减小而效率-带宽积增大；脉宽比大于此最佳值时，随着超高斯抽运光波形阶数的增大，信噪比增大而效率-带宽积减小。
激光光学 荧光 光参量振荡器与放大器 超快非线性光学 脉冲
1 中国科学技术大学光学与光学工程系， 安徽 合肥 230026
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院等离子体重点实验室， 四川 绵阳 621900
参量荧光是基于光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术的光参量放大器的本征量子噪声。它不具备与主激光相同的时域啁啾特性，在压缩器中形成不可压缩的脉冲底座，降低了激光脉冲的信噪比。在小信号增益情况下，基于解析公式给出了不同抽运波形、不同增益、不同系统带宽和啁啾率情况下参量荧光脉宽的演化规律。结果表明：单级放大器输出荧光脉宽正比于抽运光脉宽；荧光脉宽随着增益的增大而变小；增益一定的情况下，荧光脉宽随着超高斯波形阶数的增大而变大。对OPCPA系统而言，展宽-压缩系统对荧光存在色散展宽的作用，其最终输出荧光脉宽与系统带宽、啁啾率紧密相关。基于拍瓦OPCPA(PW-OPCPA)实验平台进行了相关的验证实验，实验结果与理论具有良好的一致性。
非线性光学 光参量啁啾脉冲放大 光参量放大器 荧光脉宽
