论文部分内容阅读
在啁啾脉冲放大系统(CPA)中，脉冲的时间质量和空间质量是衡量系统总体质量的重要参数。随着CPA系统输出激光脉冲的峰值功率的不断提高，对放大激光脉冲的对比度及空间质量相应地也具有更高的要求，因此发展新型的提高脉冲对比度及光束质量技术，是飞秒超强研究的重要内容。本论文围绕时间对比度和空间光束质量这两个核心问题，针对性的进行了相关的技术研究，并取得了以下的创新与进展：
1、以“极光-Ⅲ”超强激光装置为对象系统开展了提高飞秒啁啾放大脉冲激光对比度的研究，通过设计建造双啁啾脉冲放大系统、交叉偏振滤波(XPW)系统及超长腔长的环形腔再生放大激光系统等技术方案，有效地抑制了“极光-Ⅲ”装置前级输出的预脉冲以及自发辐射(ASE)，结果显示在皮秒级的时间范围内，放大激光的对比度从10-5提高到了10-7。
2、基于飞秒光学参量放大(OPA)技术设计建造了高对比度的前级放大系统，得到了对比度显著提高了的放大结果。在该飞秒OPA中，信号光的增益达到3.4×104，单脉冲能量达到26μJ。将该放大后的种子激光脉冲注入到后级CPA放大系统之中，最终在百皮秒的对比度尺度下得到了10-10的对比度。
3、针对1053nm波长高能量激光装置的要求，采用非共线OPA方案开展了高对比度1053nm波长超短脉冲激光的产生研究。利用白光超连续作为信号光，通过闲频光和信号光在各级参量放大中的反转，得到了光谱宽度为25nm的高对比度的1053nm闲频光脉冲，为大能量钕玻璃啁啾脉冲放大系统提供了可用的新颖种子源。
4、通过使用光束匀滑片改进泵浦激光的空间分布；加入光学空间滤波器滤除光斑中的空间高频调制成分；设计选用高质量的光学元件减小象差及矫正波前畸变等技术，得到了M2<1.2的前级放大结果，有效地改善了后续放大链中的光束空间质量，提高了激光脉冲的聚焦强度。
5、结合以上研究结果，通过抑制主放大晶体的寄生振荡并采用100J的527nm玻璃激光作泵浦，得到了单脉冲能量达48.1J的放大结果.压缩后的激光的能量为32.3J，采用FROG装置测得相应的脉冲宽度约27.9fs，对应1.16PW的峰值功率。这是目前国际上完全采用基于掺钛蓝宝石激光的CPA技术所获得的最高峰值功率结果。