超強超短雷射脈衝時域對比度提高技術研究

《超強超短雷射脈衝時域對比度提高技術研究》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由冷雨欣擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超強超短雷射脈衝時域對比度提高技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：冷雨欣
• 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所

項目摘要

隨著超強超短雷射技術的迅猛發展，雷射可聚焦功率密度也在迅速提高，極大地推動了強場乃至超強場科學的發展，同時相應也對超強超短雷射脈衝的時域對比度提出了更高的要求。.本項目擬重點對主脈衝前大約幾十皮秒乃至納秒時間範圍內的預脈衝，這段時間視窗內的預脈衝主要影響強場乃至超強場雷射與物質相互作用物理實驗。開展超強超短雷射預脈衝對比度提高的相關科學技術研究，包括對超強超短雷射系統中預脈衝產生和放大等物理機理研究，以及基於光學參量放大（OPA）等非線性光學過程開展超強超短雷射預脈衝對比度提高的關鍵單元技術研究，並在此研究基礎上探索新技術、新方法，探索解決在超強超短雷射系統中可持續提高脈衝對比度的關鍵科學技術問題，提出在太瓦乃至拍瓦級超強超短雷射系統中實現超高預脈衝對比度，滿足相關強場雷射物理研究需要的可行性技術方案。

結題摘要

隨著超強超短雷射技術的迅猛發展，雷射可聚焦功率密度也在迅速提高，這極大地推動了強場乃至超強場科學的發展，同時相應也對超強超短雷射脈衝的時域對比度提出了更高的要求。 本課題重點對主脈衝前大約幾十皮秒乃至納秒時間範圍內的預脈衝開展超強超短雷射預脈衝對比度提高的相關科學技術研究，並在此研究基礎上探索解決在超強超短雷射系統中可持續提高脈衝對比度的關鍵科學技術問題，提出在太瓦乃至拍瓦級超強超短雷射系統中實現超高預脈衝對比度，滿足相關強場雷射物理研究需要的可行性技術方案。 本課題圍繞項目任務書總體目標，並按照年度研究計畫實施研究工作，已全面完成了項目任務書各年度計畫任務，並實現了預定的研究目標，並在相關領域取得重要創新進展及研究成果，如： 提出並發展基於寬頻飛秒可調諧OPA和倍頻（SHG）的級聯非線性脈衝淨化新技術，並成功套用于飛秒拍瓦級超強超短鈦寶石啁啾脈衝放大（CPA）雷射系統，進一步提升其輸出性能，對比度達到~1011（主脈衝前100ps處），達到國際同類裝置最前列水平。並在相關實驗中取得重要物理實驗結果，驗證了超強超短雷射系統對比度得到了有效的提升。 創新發展飛秒可調諧OPA和倍頻（SHG）的級聯非線性脈衝淨化新技術，將OPA輸出波長推進到2m 以上，通過倍頻產生1m波段的高對比度超短雷射脈衝。 發展交叉偏振波產生（XPW）脈衝淨化技術，成功套用于飛秒拍瓦超強超短雷射系統的性能提升，在有效提升脈衝時間對比度達到~1011（主脈衝前100ps處）的同時進一步壓縮脈衝寬度到26.0飛秒，為國際同類飛秒拍瓦雷射裝置最短輸出脈衝寬度。 創新發展了中紅外長波長新波段雷射脈衝壓縮技術，在1.75m工作波段最短獲得近單周期CEP穩定可控強雷射脈衝輸出。並創新結合了寬頻倍頻技術，獲得超寬頻、大能量、超高對比度的周期量級高時空質量的飛秒種子脈衝源，為進一步獲得高時間對比度的拍瓦級乃至更高量級紅外超強超短雷射脈衝奠定關鍵技術基礎。 三年來，本課題已在國內外重要學術刊物上公開發表學術論文21篇（其中SCI收錄論文20篇，影響因子3以上6篇）；已申請發明專利7項，已授權發明專利4項；已在美國和中國召開的本領域重要學術會議上發表相關大會報告或邀請報告5篇；在本課題資助下，已培養或協助培養博士3名，碩士2名。