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超強激光科學卓越創新簡報

(第一百零九期)

2020年6月17日

上海光機所在高能量強激光的調制研究中取得新進展

  近期,中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理聯合實驗室在高能量强激光的调制研究中取得了新进展,提出了一种利用稀薄等离子体高效展宽高能量强激光频谱的方法,为惯性约束聚变点火光源的设计提供了新的方案。相关成果发表于《光学快报》(Optics Express)。

  由于傳統光學器件的損傷阈值較低,因此很難直接調制高能量強激光。而産生寬頻譜的高能量激光在慣性約束聚變、新型輻射源及粒子加速等領域都有著非常迫切的需求。多頻光束有效抑制激光等離子體參量不穩定的方案已經得到了廣泛的證實和認同,但是如何有效地産生寬頻帶高能量激光始終存在著技術瓶頸。

  研究團隊提出了利用高能量強激光在稀薄等離子體中的自調制效應來展寬頻譜的方案,激光的參數條件可以在“神光”驅動器升級裝置上實現。將激光的峰值強度控制在1017W/cm2左右,強激光的前端可以在等離子體中産生准線性的尾場。大量的電子在尾場的加速下獲得100keV以上的動能,從而抑制了背向受激拉曼散射的發展。但是由于前向拉曼散射産生的靜電波相速度接近于泵浦光在等離子體中的群速度,因此不易被阻尼。前向拉曼散射是這一參數區間的主要不穩定模式。

  前向拉曼散射通過斯托克斯和反斯托克斯機制産生激光邊帶,並由于多次級聯散射而逐步被放大。模擬給出,激光的頻譜可以展寬至100%中心頻率,且能量轉換率可達到90%,二維模擬結果如圖1所示。調制産生的高能量強激光可以用于新型慣性約束聚變中的點火光源。

  該研究得到了上海市揚帆計劃、中科院先導A類專項等項目的大力支持。

  原文鏈接

強激光調制後在真空中的頻譜,可以發現整個頻譜被極大地展寬了。

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