Ny pulsvarighed opnået ved laserstråle

Betydelige fremskridt inden for ultraintensiv og ultrakort laserteknologi har fået adskillige laboratorier til at udvikle lasersystemer i PW-klasse på bordpladen som et middel til at undersøge interaktioner mellem laser-stof i et relativistisk regime. Gentagelsesfrekvensen for femtosekundlasere i PW-klasse er et vigtigt spørgsmål for praktiske anvendelser. Og udviklingen af ​​gentagne lasere i PW-klasse har tiltrukket stor opmærksomhed i de seneste år.

Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility (SULF) er et stort videnskabeligt projekt beliggende i Shanghai, Kina. Projektet blev formelt lanceret og finansieret i 2016. SULF -anlægget består hovedsageligt af to laserstrålelinjer, SULF-10PW strålelinjen kører med ét skud i minuttet og SULF-1PW strålelinjen kører med 0,1 Hz gentagelseshastighed. Denne facilitet kan levere gentagne laserpulser på PW-niveau og 10PW-niveau til videnskabelig forskning om materialers dynamik under ekstreme forhold (DMEC), ultrahurtig subatomær fysik (USAP), og dynamik i store molekyler og ekstrem-hurtig kemi (MODEC).

Nylige fremskridt på 1PW/0,1 Hz laserstrålelinjen for SULF blev rapporteret i journalen High Power Laser Science and Engineering . SULF-1PW strålelinjen er et typisk dobbelt-CPA-system udstyret med et nyt tidsfilter, der kombinerer teknikkerne til krydspolariseret bølgegenerering (XPWG) og femtosekund optisk parametrisk forstærkning (OPA).

I undersøgelsen, SULF-1PW beamline genererede laserpulser på 50,8J ved 0,1 Hz efter den endelige forstærker, og skud-til-skud energisvingninger i den forstærkede puls var så lav som 1,2% (std). Efter komprimering, pulsvarighed på 29,6fs blev opnået, som kunne understøtte en maksimal spidseffekt på 1PW.

Drage fordel af frøimpulser med høj energi og høj kontrast genereret af det nye tidsfilter, kontrastforholdet ved -80ps før hovedpulsen blev målt til 2,5 × 10 ^-11 i SULF-1PW beamline. Efter optimering af vinkeldispersionen i gitterkompressoren, den maksimale fokuserede spidsintensitet kan nå 2,7 × 10 ¹⁹ B/cm ² selv med et f/26.5 parabolsk spejl uden for aksen.

I øvrigt, de vandrette og lodrette vinkelspidsudsving på en time blev målt til henholdsvis 1,89 μrad (std) og 2,45 μrad (std). Den moderate gentagelsesrate, den gode stabilitet og den høje tidsmæssige kontrast gør SULF-1PW strålelinjen til en ønskelig drivlaser til laser-stof-interaktioner i relativistisk regime.

SULF-1PW laserstrålelinjen er nu i gang med idriftsættelse, mens foreløbige forsøg med partikelacceleration og sekundær stråling er blevet implementeret. 300MeV kvasi-monoenergetiske elektroner blev gentagne gange produceret under ~ 300 TW/0.1Hz lasertilstand. I øvrigt, den maksimale protonenergi på 14 MeV blev også opnået under ~ 400 TW/0,1 Hz lasertilstand.

Ifølge SULF -forskergruppen fra Shanghai Institute of Optics and Fine mechanics fra det kinesiske videnskabsakademi, fremskridt med de indledende eksperimenter og den stabile daglige drift af laseren har vist nytten af ​​SULF-1PW strålelinjen. Efterfølgende arbejde vil fokusere på yderligere forbedring af dens puls rumlig-tidsmæssig kvalitet. Ved brug af et akustisk-optisk programmerbart dispersivt filter og deformerbart spejl, en højere fokuseret spidsintensitet kan forventes i den nærmeste fremtid.