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Abstract
Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod603950, Russia
The input pulse of the laser PEARL with energy of 18 J and pulse duration of about 60 fs was compressed to 10 fs after passage through a 4-mm-thick KDP crystal and reflection at two chirped mirrors with sum dispersion of -200 fs2. The experiments were performed for the В-integral values from 5 to 19 without visible damage to the optical elements, which indicates that small-scale self-focusing is not a significant issue. It was shown that, by virtue of the low dispersion of the group velocity, the KDP crystal has some advantages over silica: a larger pulse compression coefficient, especially at a small value of the В-integral (B = 5, …, 9), lower absolute values of chirped mirror dispersion, and also a possibility to control the magnitude of nonlinearity and dispersion by changing crystal orientation.
CafCA petawatt lasers post-compression self-phase modulation small-scale self-focusing thin film compression third-order nonlinearity High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(4): 04000e54
基于抽运光非线性小尺度自聚焦效应,分析了光克尔介质类型、抽运光光束质量和光克尔介质长度对束匀滑效果的影响。研究结果表明,在基于动态波前调控的径向匀滑方案中,当抽运光的峰值强度一定时,与CS2相比,采用硝基苯作为光克尔介质可获得较好的束匀滑效果。在实际应用中,抽运光的小尺度自聚焦效应会随着抽运光峰值强度和光克尔介质长度的增加而加剧,因此需要合理选择抽运光和光克尔介质参数,以获得较好的束匀滑效果,避免抽运光小尺度自聚焦效应的影响。
激光光学 惯性约束聚变 径向束匀滑 小尺度自聚焦 均匀性
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
结合非线性强度和相位调制作用,研究束匀滑相位板整形焦光斑在焦面附近传输变换的特性。采用衍射光学理论方法来计算三维空间离焦面上的光场分布,引入光斑落点漂移和光强对称度两个指标参量来表征光斑在传输演化过程中的性能。研究分析了高通量激光辐照下非线性效应对连续相位板整形焦斑的影响,尤其是楔形透镜厚端和薄端的较大差异引起的小尺度自聚焦强度调制差异,该差异使得光斑传输至焦点后的一段距离后开始渐渐偏离光轴,同时其整体强度分布也出现不对称度偏置。结果表明,非线性强度畸变的影响远大于相位畸变的影响,在给定激光装置光路中5 GW/cm
2功率密度的入射条件下,焦点后4 mm处光斑落点漂移超过0.1 mm,光强左右不对称度偏置达到30%。
激光光学 光束合束 束匀滑 连续相位板 衍射光学 小尺度自聚焦 光学学报
2018, 38(10): 1014003
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子研究所, 天津 300072
2 珠海光库科技股份有限公司, 广东 珠海 519000
通过理论分析和数值模拟研究了高斯光束发生小尺度自聚焦(SSSF)的临界功率。发现高斯光束小尺度自聚焦的临界功率与初始调制幅度有关。初始调制幅度越大, 高斯光束分裂成丝所需的功率越小; 初始调制幅度越小则要求功率越大。当高斯光束输入功率低于高斯光束小尺度自聚焦临界功率, 但高于整体自聚焦临界功率时, 在非线性介质中传输时将以全光束塌陷的形态聚焦为一点; 当高斯光束的初始输入功率高于高斯光束小尺度自聚焦临界功率时, 在非线性介质中传输的高斯光束将分裂形成多根高强度的细丝。在高斯光束非线性传输过程中, 整体自聚焦和小尺度自聚焦效应之间存在相互竞争, 竞争的结果由高斯光束的初始参数决定。
非线性光学 自聚焦 小尺度自聚焦 高斯光束 临界功率 激光与光电子学进展
2017, 54(1): 011901
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生部，北京 100088
小尺度自聚焦是威胁强激光装置安全运行的重要因素，需确定装置激光束发生小尺度自聚焦的临界点，以指导装置的安全运行。提出利用输出光束近场强度熵值变化来反映激光束小尺度自聚焦发展过程的方法，通过数值模拟研究了小尺度自聚焦发展过程中的近场强度熵值变化规律，利用此规律给出了强激光装置中发生显著小尺度自聚焦的近场强度熵值预警方法。通过与光束近场调制度及对比度方法的对比分析，发现该方法对小尺度自聚焦发生的表征更明显。
物理光学 小尺度自聚焦 图像熵 强激光 光学学报
2015, 35(s2): s226001
1 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统（教育部/广东省）重点实验室, 广东 深圳 518060
2 长沙学院电子与通信工程系, 湖南 长沙 410003
3 湖南第一师范学院信息技术系, 湖南 长沙 410205
4 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
实验研究了圆孔衍射调制下的强激光在克尔非线性介质中的传输特性。观测了小尺度自聚焦效应引起的多细丝形成、单根细丝演化以及细丝之间相互作用过程。结果表明： 在非线性传输过程中，衍射调制光束在空间特定位置出现调制增长，导致光束分裂形成多路细丝；单根细丝的强度并非无限增长，而是达到一定值后通过锥形发射释放多余能量，同时与背景光相互作用形成新细丝；相距较近的细丝之间通过干涉相互作用，使其在附近区域形成新的细丝。
非线性光学 自聚焦 非线性传输 小尺度自聚焦 衍射 中国激光
2014, 41(12): 1202008
1 湖南大学 信息科学与工程学院，微纳光电器件及应用教育部重点实验室，长沙 410082
2 长沙学院 电子与通信工程系，长沙 410003
研究了有限能量Airy光束在克尔介质中的非线性传输过程及整体自聚焦(特别是小尺度自聚焦)特性.研究发现相对于整体自聚焦，有限能量Airy光束主峰的小尺度自聚焦更容易发生，而且其噪音调制的增长速度随着截断系数的增加而变慢.通过对比研究不同截断系数小尺度自聚焦的增益谱，发现截断系数也极大地影响有限能量Airy光束的增益谱，截断系数越小Airy光束受噪音影响分裂的可能性就越大；对于较大的截断系数，有限能量Airy光束增益谱和由它主瓣拟合的高斯光束的增益谱越来越接近.研究结果对于有限能量Airy光束的潜在应用有一定的指导作用.
非线性光学 非线性薛定谔方程 自聚焦 无衍射光束 Airy光束 非线性传输 小尺度自聚焦 增益谱 Nonliner optics Nonlinear Schrdinger equation Self-focusing Non-diffracting beam Airy beam Nonlinear propagation Small-scale self-focusing Gain spectrum
1 中国科学院光电研究院， 北京 100080
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
3 北京国科世纪激光技术有限公司， 北京 100192
为了获得高能量、高效率的钕玻璃前置放大器，设计了一套钕玻璃再生放大系统。通过调节单程增益和优化腔模设计，使得增益介质中的小尺度自聚焦效应得到有效控制。在重复频率1 Hz运行下，获得最大输出能量21 mJ、脉冲宽度2.65 ns的激光输出，相应的光光转换效率为5%，总增益达108，光束质量因子M2=1.5，脉冲能量稳定性均方根(RMS)值小于2%(超过2 h连续工作)，光谱的中心波长为1052.92 nm。
激光器 掺钕磷酸盐玻璃 再生放大器 小尺度自聚焦效应 光光转换效率
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
激光带宽有利于抑制光束的小尺度自聚焦效应，从而突破非线性效应的限制提高高能固体激光器的输出功率。研究表明，带宽抑制小尺度自聚焦效应的程度与带宽和脉宽之比密切相关，相同脉宽条件下带宽越大对空间小尺度自聚焦的抑制作用越明显，而带宽一定时随着脉冲宽度的增大，带宽的抑制作用则逐渐变弱。在实际的钕玻璃激光放大系统中，由有限的增益带宽以及增益窄化等因素所限制的带宽量，决定了在这类固体激光系统中需要脉冲宽度短至皮秒量级才能有效利用激光带宽抑制小尺度自聚焦效应，而对于长至数十皮秒，甚至纳秒量级的长脉冲而言，如此有限的带宽量对小尺度自聚焦的抑制几乎不起作用。
激光带宽 小尺度自聚焦 啁啾脉冲 B积分
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
概述了高功率激光系统中小尺度自聚焦产生的机理及相应的评价标准和分析方法，重点对激光经过钕玻璃介质和频率转换晶体的小尺度自聚焦情况进行了分析和讨论，同时介绍了两种测量小尺度调制增长的方法。针对高功率激光系统，阐述了抑制小尺度自聚焦的几种方法，提出通过控制小尺度调制增量，减少高功率激光的非线性效应对光学元件损伤的方案。指出了聚变级高功率激光技术中非线性效应研究的发展趋势。
物理光学 小尺度自聚焦 B积分 高功率激光系统 激光与光电子学进展
2012, 49(1): 010002
