近期，上海光學(xué)精密機(jī)械研究所激光科學(xué)與技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與俄羅斯應(yīng)用物理研究所合作，在艾瓦級(jí)激光脈沖壓縮時(shí)空耦合方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Two-grating compressor for sub-exawatt lasers: Optimal design for highest focal intensity"為題，發(fā)表于Matter and Radiation at Extreme。

圖1 雙光柵壓縮器中不同形式光柵面型引起的時(shí)空耦合畸變效應(yīng)

艾瓦激光指峰值功率達(dá)到101?瓦的超短脈沖激光，代表了人類下一階段可實(shí)現(xiàn)的高峰值功率，為探索物理?xiàng)l件下的前沿科學(xué)提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。面向中國與俄羅斯規(guī)劃建設(shè)的艾瓦級(jí)激光裝置，以突破峰值聚焦光強(qiáng)為關(guān)鍵目標(biāo)。研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了完整的數(shù)學(xué)解析模型和改進(jìn)的數(shù)值仿真算法，系統(tǒng)對比了雙光柵與四光柵壓縮器在不同光柵表面粗糙度下的時(shí)空耦合畸變效應(yīng)，為實(shí)現(xiàn)高聚焦光強(qiáng)與指導(dǎo)工程實(shí)踐提供了重要理論支撐。

另外，研究團(tuán)隊(duì)在國際上揭示了壓縮器光柵面型會(huì)引發(fā)超短激光時(shí)空耦合畸變，并導(dǎo)致聚焦光強(qiáng)下降的物理機(jī)理（Appl. Phys. Express 10, 102702 (2017)和Opt. Express 26, 8453 (2018)）。這一發(fā)現(xiàn)在國內(nèi)外引發(fā)了廣泛的后續(xù)研究。

圖2 聚焦光強(qiáng)斯特利爾比隨光柵表面均方根粗糙度的變化

本研究表明，當(dāng)光柵表面均方根粗糙度低于10納米時(shí)，對聚焦光強(qiáng)的影響可忽略不計(jì)，這為強(qiáng)超短激光系統(tǒng)的米量級(jí)光柵制造提供了重要依據(jù)。相比于四光柵壓縮器，雙光柵壓縮器在配合變形鏡后，可有效補(bǔ)償光柵大尺度表面誤差引起的時(shí)空耦合畸變，同時(shí)壓縮器具備結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、調(diào)試方便等優(yōu)勢。本研究為艾瓦級(jí)激光裝置，特別是壓縮器設(shè)計(jì)與光柵制備提供了理論指導(dǎo)和工程參考。

參考文獻(xiàn)： 中國光學(xué)期刊網(wǎng)

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