山东大学晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100
以磷酸二氢钾（KDP）/磷酸二氘钾（DKDP）、三硼酸锂（LBO）、硼酸氧钙钇（YCOB）和硅酸镓镧族铌酸镓镧（LGN）为代表的非线性光学晶体已经在紫外到中红外的系列激光技术中获得了重要应用，长期受到国内外同行的广泛关注，其品质的提升和口径的扩大成为了当前国际竞争的焦点。着眼于强激光的重要需求，综述了KDP/DKDP、LBO、YCOB和LGN等重要非线性光学晶体的研究现状，介绍了其在大尺寸单晶生长及非线性光学性能等方面的研究进展，分析其在强激光非线性光学领域的应用前景。最后讨论了强激光用非线性光学晶体可能的发展方向和重点。
非线性光学 非线性光学晶体 晶体生长 频率转换 光参量啁啾脉冲放大 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0116004
中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理科学与技术实验室，四川 绵阳 621900
在基于光参量啁啾脉冲放大的拍瓦级超短超强飞秒激光装置中，光参量相位是阻碍脉冲时域压缩的关键因素。对中国工程物理研究院的数拍瓦全光参量啁啾脉冲放大装置（SILEX-II）的光参量相位演化进行了详细研究。研究结果表明，通过光参量放大过程累积的群延迟色散高达532 fs2，三阶色散高达5782 fs3，在未补偿光参量相位的情况下，压缩脉冲的时域峰值强度仅为傅里叶变换极限脉冲的43%。通过调节压缩器光栅间距，补偿了光参量相位的群延迟色散，将压缩脉冲的时域峰值强度增加至傅里叶变换极限脉冲的94%。研究结果为SILEX-II激光装置的脉冲时域压缩提供了有效指导，同时也为未来基于全光参量啁啾脉冲放大技术的10~100 PW高峰值功率激光器的设计提供了依据。
激光器 光参量啁啾脉冲放大 光参量相位 时域压缩 傅里叶变换极限脉冲
1 西南交通大学物理科学与技术学院，成都 四川 610031
2 信号盲处理国家级重点实验室，成都 四川 610041
3 西南交通大学信息科学与技术学院，成都 四川 610031
全光纤超短脉冲啁啾放大技术在激光技术和超快光学领域备受关注。针对传统数值方法分析光纤中超短脉冲啁啾放大过程存在计算量大、效率低等问题，采用深度学习方法开展全光纤超短脉冲啁啾放大过程建模研究。首先分析脉冲啁啾参量等参数对超短光脉冲传输过程的影响。预训练设计的深度神经网络模型，分析网络对不同初始脉冲啁啾参量的预测精度，进一步探索了不同初始脉冲半峰全宽、峰值功率和啁啾参量等复杂情况下网络的泛化性及预测精度。本研究拓宽了数据驱动方法在激光行为预测方面的应用，为光纤中超短脉冲的特性研究提供了新思路。
非线性光学 光纤参量啁啾脉冲放大 卷积神经网络 非线性薛定谔方程
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
Author Affiliations
Abstract
Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester, Rochester, NY14623, USA
Optical parametric chirped-pulse amplification implemented using multikilojoule Nd:glass pump lasers is a promising approach for producing ultra-intense pulses (>1023 W/cm2). We report on the MTW-OPAL Laser System, an optical parametric amplifier line (OPAL) pumped by the Nd:doped portion of the multi-terawatt (MTW) laser. This midscale prototype was designed to produce 0.5-PW pulses with technologies scalable to tens of petawatts. Technology choices made for MTW-OPAL were guided by the longer-term goal of two full-scale OPALs pumped by the OMEGA EP to produce 2 × 25-PW beams that would be co-located with kilojoule-nanosecond ultraviolet beams. Several MTW-OPAL campaigns that have been completed since “first light” in March 2020 show that the laser design is fundamentally sound, and optimization continues as we prepare for “first-focus” campaigns later this year.
nonlinear optics optical parametric chirped-pulse amplification ultra-intense lasers ultrafast lasers High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(4): 01000e63
红外与激光工程
2021, 50(8): 20210396
Author Affiliations
Abstract
Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester, Rochester, NY 14623-1299, USA
Optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA) [Dubietis et al., Opt. Commun. 88, 437 (1992)] implemented by multikilojoule Nd:glass pump lasers is a promising approach to produce ultraintense pulses (${>}10^{23}~\text{W}/\text{cm}^{2}$). Technologies are being developed to upgrade the OMEGA EP Laser System with the goal to pump an optical parametric amplifier line (EP OPAL) with two of the OMEGA EP beamlines. The resulting ultraintense pulses (1.5 kJ, 20 fs, $10^{24}~\text{W}/\text{cm}^{2}$) would be used jointly with picosecond and nanosecond pulses produced by the other two beamlines. A midscale OPAL pumped by the Multi-Terawatt (MTW) laser is being constructed to produce 7.5-J, 15-fs pulses and demonstrate scalable technologies suitable for the upgrade. MTW OPAL will share a target area with the MTW laser (50 J, 1 to 100 ps), enabling several joint-shot configurations. We report on the status of the MTW OPAL system, and the technology development required for this class of all-OPCPA laser system for ultraintense pulses.
nonlinear optics optical parametric chirped-pulse amplification ultrafast lasers ultraintense lasers High Power Laser Science and Engineering
2019, 7(1): 010000e4
成都师范学院物理与工程技术学院, 四川 成都 611130
研究了小角度情况下基于光谱角色散(ASD)方式的非共线光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)实现啁啾激光脉冲频谱整形的方法。详细讨论了角色散率对信号光各频率成分相位失配量、转换效率及放大后频谱分布的影响。当信号光中心波长为800 nm,带宽为20 nm,在532 nm抽运作用下,对耦合波方程组进行了数值模拟。其结果显示:在最佳角色散率情况下,采用ASD方式的光参量放大后,得到了约28 nm带宽的双峰整形频谱。计算结果也表明:角色散率对整体的转换效率以及放大后整形的频谱分布有较大影响,适当调节抽运光与信号光之间的时延可调整放大后信号光频谱的频移。整形后的频谱分布可在一定程度上克服增益窄化、光谱红移等效应。
非线性光学 光谱角色散 光参量啁啾脉冲放大 频谱整形 相位匹配 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041901
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理国家实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高神光II 5 PW (SGII-5 PW) 超短脉冲激光系统的运行安全性, 针对大能量光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)光束近场分布均匀性问题, 从理论上进行了数值模拟, 并与实验数据进行了对比分析。在1 PW级放大器模拟中, 以预放大器以及神光II大能量抽运脉冲的测量数据为基础, 利用参量耦合波方程组数值模拟方法, 得到了近场填充因子与光通量对比度在光参量放大过程中的演变, 并结合转换效率与输出稳定性进行讨论, 得到了对应于高光束质量、高转换效率与高稳定性的非线性晶体长度优化范围, 结果还表明抽运光对放大后光束均匀性影响较大, 进一步提升神光II第7路光束质量是大幅提升第2级OPCPA (OPCPA-II)光束均匀性的切实途径。
非线性光学 光参量啁啾脉冲放大 非共线相位匹配 填充因子 通量对比度
1 上海大学特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200072
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
提出应用于激光脉冲高精度时间同步测量的技术方案。利用时间数字转换技术, 精确测量激光脉冲相对延时, 测量精度可小于10 ps(峰谷值)。为满足测量电路对脉冲宽度的要求, 设计针对短脉冲激光的电脉冲展宽模块, 可以将百皮秒量级的电脉冲展宽至纳秒量级, 引入时间抖动的均方根值小于2 ps。该测量方案实现了实时高精度时间同步测量, 可以作为时间同步反馈补偿的实时监测使用。
激光器 高功率激光驱动器 光参量啁啾脉冲放大 时间同步 同步测量 激光与光电子学进展
2017, 54(8): 081401
