作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理全国重点实验室,四川 绵阳 621900
短脉冲强激光驱动中子源具有微焦点、短脉宽、高注量率的特点,在创新研究和应用方面显示出独特潜力,得到了广泛关注。简要回顾了激光中子源的发展历史和现状,特别是超短脉冲激光驱动束靶中子源的最新研究进展。首先,介绍了激光中子源束流品质提升方面的研究工作。其中,产额提升是激光中子源研究以及实现相关应用的首要问题。当前的研究主要通过反应通道选择、离子加速优化等技术途径来实现激光中子源产额的提升。除了产额提升之外,人们还格外关注激光中子源的方向性提升,提出了削裂反应、逆反应动力学等新方案。其次,介绍了激光中子源参数的诊断方法与现状。通过对激光中子源能谱、角分布、脉宽和源尺寸等参数的精密表征,人们对激光中子源的特性有了更全面的了解,这有力支撑了其应用。最后,回顾了激光中子源目前已开展的应用演示实验。激光中子源适用于部分与传统中子源类似的应用场景,同时基于激光中子源超短脉冲、超高通量等新特性有望拓展出新的独特应用。
激光光学 激光离子加速 激光中子源 超短脉冲激光 
中国激光
2024, 51(1): 0101004
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
脉冲时域相干合成技术主要通过对功率放大后的高重频脉冲序列进行时序合成,从而降低激光的重复频率,有效地提升输出脉冲的峰值功率与能量,避免放大过程中高峰值功率引起的非线性效应。该技术与空域相干合成相结合,能够突破单纤激光的性能极限,实现高能量、高平均功率和高峰值功率的超短脉冲激光输出,具有广阔的应用前景。介绍了超短脉冲光纤激光时域相干合成的基本原理和关键技术,综述了时域相干合成系统的发展历程及其关键技术的研究现状,重点介绍了近年来脉冲分割放大与脉冲相干堆积技术的研究进展,并对时域相干合成的不同技术路线进行了分析与比较,最后对其未来的发展方向进行了梳理,为相关领域的研究提供参考。
光纤激光 超短脉冲 时域相干合成 啁啾脉冲 fiber laser ultra-short pulse temporal coherent combination chirped pulse 
强激光与粒子束
2023, 35(11): 111001
吴名俊 1,2谭荣清 1,2,*李辉 1宁方晋 1[ ... ]白进周 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院激光工程技术研究中心,北京 100094
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京 100049
为实现高重复频率、窄脉冲激光输出,研制了一台声光调Q射频波导CO2激光器。首先,采用矩形波导耦合损耗理论分析了波导耦合效率与全反镜曲率半径、全反镜到波导口距离的关系,获得了波导耦合损耗较小时的优化参数。其次,研究了工作气压与激光输出的关系,以及脉冲拖尾长度与Q开关开启时间的关系。当工作气压为6.5 kPa,Q开关开启时间为0.6 μs时,获得了无拖尾脉冲波形,并分析了峰值功率、平均功率、脉宽等参数随重复频率的变化规律。设计的激光器可实现重复频率1 Hz~100 kHz可调。当Q开关开启时间为0.6 μs、重复频率为1 kHz时,获得的脉冲宽度为108.2 ns,峰值功率为2809.6 W;当重复频率为100 kHz时,脉宽为135.1 ns,峰值功率为257 W。当重复频率为70 kHz时,测得xy方向上的光束质量因子分别为1.50和1.21。
激光器 波导CO2激光器 高重复频率 窄脉冲宽度 声光调Q 
中国激光
2023, 50(22): 2201008
作者单位
摘要
1 国防科技大学前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室,湖南 长沙 410073
3 国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
高精度光程控制是宽谱激光相干合成中的关键技术之一,是在一定光谱宽度条件下保持多路激光相干性的重要手段。为了保持各路激光之间的时间相干性,对于光谱宽度为10 nm量级的激光,光程差一般要控制在十几个波长以内。因此,为了实现宽谱激光的相干合成,除了对多束激光进行相位控制,还需要同步地对各路激光之间的光程差进行有效控制。本文研究了基于光谱滤波的相位与光程同步控制技术,利用放大自发辐射光源和中心波长为1064 nm的光纤带通滤波器产生光谱宽度为10 nm的光纤激光,通过光谱滤波的方式实现相位和光程的同步探测与控制,光程控制范围优于0.1 ps,相位控制残差<λ/16。该方法在高平均功率光纤激光相干合成中具有重要的应用价值。
相干合成 超短脉冲 光谱滤波 光程控制 
光学学报
2023, 43(17): 1714008
作者单位
摘要
1 河北工业大学电子信息工程学院,天津 300401
2 山东省烯烃催化与聚合重点实验室,山东 滨州 256500
3 河北工业大学科学技术研究院,天津 300401
受激拉曼散射(SRS)脉宽压缩技术由于其高负载、高压缩率、相位共轭等特性,在高功率短脉冲激光产生方面有着重要应用。本文从SRS压缩机理、增益介质、压缩结构等方面对SRS脉宽压缩技术的研究进展进行了分析和综述。
激光光学 受激拉曼散射 脉冲压缩 短脉冲产生 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1700008
作者单位
摘要
1 西安邮电大学 电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 中国科学院 西安光学精密机械研究所 中国科学院超快诊断技术重点实验室, 陕西 西安 710119
基于单光子探测的距离选通成像系统中,需发射短脉冲激光并进行发射器和接收器之间的同步控制,使探测器工作在光子计数模式并在时间上进行积分,以完成成像操作。为了获得满足系统要求的短脉冲激光,同时减小系统体积、降低系统成本,本文提出将基于射频双极晶体管和基于阶跃恢复二极管SRD(结合短路传输线)两种产生窄脉冲电路应用于单光子距离选通成像系统。介绍了二者的原理与设计方法,进行了仿真验证、实物制作及测试,对脉冲发生器的特点、影响脉宽幅值的因素进行了分析。实物测试结果表明,基于晶体管方式可以产生上升时间为903.5 ps、下降时间为946.1 ps、脉冲宽度为824 ps、幅度为2.46 V的窄脉冲。基于SRD方式可以产生上升时间为456.8 ps、下降时间为458.3 ps、脉冲宽度为1.5 ns、幅度为2.38 V的窄脉冲,二者重复频率皆可达到50 MHz。利用这两种设计方法的任何一种配合外部电流驱动激光二极管都能够获得性能优良的短脉冲激光输出。
距离选通成像 双极性晶体管 阶跃恢复二极管(SRD) 短脉冲激光 range-gated imaging bipolar transistor step recovery diode short pulse laser 
中国光学
2023, 16(3): 567
宋越 1,2,3王志敏 1,2,*杨熙航 1,2,3薄勇 1,2[ ... ]彭钦军 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院理化技术研究所中国科学院固体激光重点实验室,北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所中国科学院功能晶体与激光技术重点实验室,北京 100190
3 中国科学院大学,北京 100049
提出了一种高光束质量、窄纳秒脉宽、高重复频率脉冲串输出的电光调Q激光器。通过优化键合Nd∶YVO4板条晶体掺杂区域的纵横比,结合腔模的最佳设计,限制腔内的高阶模式振荡,获得了两方向相近的高光束质量激光输出。利用激光二极管侧面泵浦键合的Nd∶YVO4板条晶体,采用电光调Q技术,研究了不同重复频率下1064 nm脉冲串激光的输出特性。在输出镜最佳透过率为40%、子脉冲调Q重复频率为80 kHz的条件下,获得了平均输出功率为5.03 W、子脉冲能量为0.50 mJ、子脉冲宽度为5.9 ns的脉冲串激光输出。在谐振腔内加入小孔光阑,获得了平均输出功率为2.56 W、子脉冲能量为0.26 mJ、子脉冲宽度为7.2 ns的脉冲串激光输出,对应的xy方向的光束质量因子分别为1.42和1.49。
激光器 电光调Q 脉冲串 高光束质量 窄脉宽 
中国激光
2023, 50(7): 0701004
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory on High Power Laser and Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
3 Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China
As optical parametric chirped pulse amplification has been widely adopted for the generation of extreme intensity laser sources, nonlinear crystals of large aperture are demanded for high-energy amplifiers. Yttrium calcium oxyborate (YCa4O(BO3)3, YCOB) is capable of being grown with apertures exceeding 100 mm, which makes it possible for application in systems of petawatt scale. In this paper, we experimentally demonstrated for the first time to our knowledge, an ultra-broadband non-collinear optical parametric amplifier with YCOB for petawatt-scale compressed pulse generation at 800 nm. Based on the SG-II 5 PW facility, amplified signal energy of approximately 40 J was achieved and pump-to-signal conversion efficiency was up to 42.3%. A gain bandwidth of 87 nm was realized and supported a compressed pulse duration of 22.3 fs. The near-field and wavefront aberration represented excellent characteristics, which were comparable with those achieved in lithium triborate-based amplifiers. These results verified the great potential for YCOB utilization in the future.
optical parametric amplification petawatt ultra-short pulse yttrium calcium oxyborate 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(1): 010000e2
刘媛媛 1,2林治屹 1,2秦尧 1,2吴之久 1,2[ ... ]张波 1,2
作者单位
摘要
1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
2 电子科技大学 重庆微电子产业技术研究院, 重庆 401331
为了满足MHz以上频率的GaN半桥栅驱动系统的应用需求,提出了一种高速高可靠性低功耗的低FOM电平位移电路。串联可控正反馈电平位移电路通过仅在转换过程中减弱正反馈力度,实现了低传输延迟和高共模噪声抗扰能力,同时采用最小短脉冲电路设计以降低功耗。该电平位移电路基于0.5 μm 80 V高压(HV) CMOS工艺进行设计与仿真验证,结果表明,电路具有960 ps的传输延时、50 V/ns的共模噪声抗扰能力和0.024 ns/(μm·V)的FOM值。
电平位移电路 GaN半桥栅驱动 最小短脉冲 level shifter GaN half-bridge gate drive minimum short pulse 
微电子学
2022, 52(6): 981
Author Affiliations
Abstract
1 Center for Advanced Laser Technologies (CETAL), National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics (INFLPR), Magurele 077125, Romania
2 Department of Physics, University Politehnica of Bucharest, Bucharest 060042, Romania
Using two infrared pulsed lasers systems, a picosecond solid-state Nd:YAG laser with tuneable repetition rate (400 kHz–1 MHz) working in the burst mode of a multi-pulse train and a femtosecond Ti:sapphire laser amplifier with tuneable pulse duration in the range of tens of femtoseconds up to tens of picoseconds, working in single-shot mode (TEWALASS facility from CETAL-NILPRP), we have investigated the optimal laser parameters for kinetic energy transfer to a titanium target for laser-thrust applications. In the single-pulse regime, we controlled the power density by changing both the duration and pulse energy. In the multi-pulse regime, the train’s number of pulses (burst length) and the pulse energy variation were investigated. Heat propagation and photon reflection-based models were used to simulate the obtained experimental results. In the single-pulse regime, optimal kinetic energy transfer was obtained for power densities of about 500 times the ablation threshold corresponding to the specific laser pulse duration. In multi-pulse regimes, the optimal number of pulses per train increases with the train frequency and decreases with the pulse power density. An ideal energy transfer efficiency resulting from our experiments and simulations is close to about 0.0015%.
photon energy transfer short pulse laser impulse laser thrusters 
High Power Laser Science and Engineering
2022, 10(5): 05000e27

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