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近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在高能量拍瓦激光的壓縮組束研究上取得進(jìn)展，提出一種稱為“內(nèi)部分束脈沖壓縮器”的新設(shè)計(jì)。
高能量拍瓦（1015瓦，PW）超強(qiáng)激光在實(shí)驗(yàn)室天體物理、激光粒子加速、真空極化等前沿科學(xué)研究領(lǐng)域有重要應(yīng)用。目前，獲得千焦耳量級(jí)的PW-100PW超強(qiáng)激光的瓶頸之一是需要米級(jí)尺寸和高損傷閾值的壓縮光柵，而這種超大尺寸高性能壓縮光柵目前難以獲得。為實(shí)現(xiàn)100PW的超強(qiáng)激光，歐盟ELI-200PW、俄羅斯XCELS-200PW計(jì)劃、中國SEL-100PW裝置都采用多個(gè)獨(dú)立光柵壓縮器結(jié)合激光組束的方案來實(shí)現(xiàn)，裝置復(fù)雜成本高，組束難度大。
上海光機(jī)所利用壓縮光柵損傷閾值隨脈沖寬度增加而提升的特性，將傳統(tǒng)方案中壓縮器前的分束片后移到光柵壓縮器內(nèi)部，提出基于“內(nèi)部分束脈沖壓縮”的新方案。新壓縮器中兩束激光可以共用第一對(duì)壓縮光柵，因而去掉了第一對(duì)壓縮光柵穩(wěn)定性對(duì)于組束的影響，降低了最后組束的難度，且還節(jié)省了成本，簡(jiǎn)化了裝置。通過在新壓縮器內(nèi)部插入的空間相位補(bǔ)償板，新設(shè)計(jì)還可補(bǔ)償內(nèi)部大光柵引入的時(shí)空畸變（這種時(shí)空畸變不能利用壓縮前后的可變形鏡補(bǔ)償回來），提升最終的聚焦光強(qiáng)。
新壓縮器不僅可以用于在建的SEL-100PW超強(qiáng)激光科學(xué)裝置，還可用于高能量皮秒激光，乃至未來的艾瓦（1018瓦，EW）激光系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)在需要時(shí)空同步的雙光束強(qiáng)場(chǎng)激光物理實(shí)驗(yàn)中，比如伽馬光光對(duì)撞產(chǎn)生正負(fù)電子等研究中具有重要價(jià)值。
相關(guān)成果發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)》上。研究得到國家自然科學(xué)基金、中科院儀器研制項(xiàng)目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等支持。
研究提出用于高能量拍瓦激光的脈沖壓縮新方案
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