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基于绝热通道方式的宽带三倍频研究

光学学报 2024年

作者：尹立季来林刘栋贺瑞敬张天雄冯伟单翀赵晓晖崔勇高妍琦隋展中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所

高功率宽带紫外激光可用于抑制激光等离子体相互作用过程中的不稳定性。现役激光装置一般通过非线性频率转换方式产生高功率紫外激光，但基于双折射相位匹配或准相位匹配方式的非线性频率转换只能在效率和带宽之间进行取舍。本文提出基... 详细信息

高功率宽带紫外激光可用于抑制激光等离子体相互作用过程中的不稳定性。现役激光装置一般通过非线性频率转换方式产生高功率紫外激光，但基于双折射相位匹配或准相位匹配方式的非线性频率转换只能在效率和带宽之间进行取舍。本文提出基于绝热通道方式的宽带三倍频方案，采用渐变折射率的非线性晶体，在室温下可同时满足高效频率转换和大接收带宽。理论与模拟表明，宽带529nm激光与窄带1053nm激光可高效地通过渐变折射率II类相位匹配KDP晶体和频，倍频光几乎完全转换成三倍频光，产生的三倍频带宽接近2nm(5THz)，转换效率对泵浦光强以及失谐角不敏感，具有极佳的鲁棒特性。

关键词：宽带激光三倍频相位匹配绝热通道

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宽带激光辐照平面薄膜靶的近前向散射研究

物理学报 2024年

作者：龙欣宇王佩佩安红海熊俊谢志勇方智恒孙今人王琛中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所

激光等离子体相互作用(LPI)过程一直以来是惯性约束聚变(ICF)点火中重要的研究内容，宽带激光在理论上一直以来被认为具有抑制LPI的潜力。宽带二倍频激光装置—“昆吾”，为实验研究宽带激光LPI效果提供了可靠的实验研究平台。针对大尺... 详细信息

激光等离子体相互作用(LPI)过程一直以来是惯性约束聚变(ICF)点火中重要的研究内容，宽带激光在理论上一直以来被认为具有抑制LPI的潜力。宽带二倍频激光装置—“昆吾”，为实验研究宽带激光LPI效果提供了可靠的实验研究平台。针对大尺度低密度等离子体的LPI过程中强烈的受激布里渊散射(SBS)和受激拉曼散射(SRS)信号，开展了相同条件下宽带和窄带激光驱动C8H8平面薄膜靶的透过激光、前向散射和大角度近前向散射的实验研究。主要针对宽带和窄带激光前向透过信号的组分和近前向散射的光谱及份额信息进行对比研究，发现宽带和窄带激光驱动的LPI过程具有显著差异。同时，初步结果显示宽带激光相比于窄带激光体现出更强的穿透能力，烧蚀靶并穿过等离子体的时间提前了近1ns，透过能量提升了近10倍，穿透等离子体后有更小的空间发散角。这些结果对于更好地理解宽带激光对于LPI的作用效果具有很好的参考价值。

关键词：激光等离子体相互作用(LPI) 宽带激光受激布里渊散射(SBS) 受激拉曼散射(SRS)

基于Yb:YGG晶体的桌面级20TW光学方案模拟

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光学学报 2024年

作者：刘金升管相合季来林王韬张发旺刘佳隋展崔勇赵晓晖高妍琦中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所

桌面级重频高能皮秒激光器可用于产生X光等辐射源，更便捷高效地研究等离子体中的超快动力学过程以及高能量密度物理等现象。本文提出利用Yb:YGG晶体作为放大介质，采用空间位移—角度编码方式的多程复用放大器，室温条件下可实现亚皮... 详细信息

桌面级重频高能皮秒激光器可用于产生X光等辐射源，更便捷高效地研究等离子体中的超快动力学过程以及高能量密度物理等现象。本文提出利用Yb:YGG晶体作为放大介质，采用空间位移—角度编码方式的多程复用放大器，室温条件下可实现亚皮秒量级、峰值功率～20 TW的红外激光输出，本方案可为数十TW皮秒高能激光器提供了新的路径参考。

关键词：固体激光器啁啾脉冲放大二极管泵浦高能激光重频皮秒激光

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宽带低相干光三倍频研究进展

激光与光电子学进展 2024年

作者：周少锋赵晓晖刘栋季来林饶大幸冯伟贺瑞敬尹立龙思琪高妍琦中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所

宽带低相干光有望克服惯性约束聚变中的激光与等离子体相互作用不稳定性问题，但高效的宽带低相干光三倍频是其走向工程应用的技术瓶颈之一。目前，对于宽带低相干光三倍频过程的研究较少，基于已有认识，本文介绍了宽带低相干光的特性... 详细信息

宽带低相干光有望克服惯性约束聚变中的激光与等离子体相互作用不稳定性问题，但高效的宽带低相干光三倍频是其走向工程应用的技术瓶颈之一。目前，对于宽带低相干光三倍频过程的研究较少，基于已有认识，本文介绍了宽带低相干光的特性及其频率转换过程中的倍频与和频模型。我们指出了宽带低相干光难以高效三倍频的根本原因并综述了各种宽带三倍频方案的发展历史、原理和局限性。为对低相干光频率转换实验提供一定参考，对比了常用的非线性频率转换晶体的接受线宽和非线性系数。最后我们为高效宽带低相干三倍频可能的突破方向提出了一些建议。

关键词：三倍频宽带低相干光频率转换惯性约束聚变

强度调制宽带激光对受激拉曼散射动理学爆发的抑制

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物理学报 2024年第5期73卷 228-236页

作者：刘庆康张旭蔡洪波张恩浩高妍琦朱少平北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京计算科学研究中心北京100088 上海激光等离子体研究所上海201899

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一.宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段,近年来受到广泛关注.然而,宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发,使抑制效果不及预期.本文提出一... 详细信息

激光等离子体不稳定性是困扰惯性约束聚变的难题之一.宽带激光作为抑制激光等离子体不稳定性的有效手段,近年来受到广泛关注.然而,宽带激光在动理学区域驱动的受激拉曼散射等高频不稳定性存在非线性爆发,使抑制效果不及预期.本文提出一种外加强度调制的宽带激光模型.通过选择适当的强度调制包络,能够打断背散光在强脉冲中的放大过程,降低高强度脉冲诱发剧烈爆发的概率,并大幅减少背散光份额和热电子产额.数值模拟表明,强度调制激光对受激拉曼散射具有较好的抑制能力.对于平均功率为1.0×10^(15)W/cm^(2),带宽为0.6%的二倍频宽带激光,使用强度调制技术后,反射率下降了1个数量级,20 keV以上热电子能量份额也由7.34%下降至0.31%.上述研究证实了使用强度调制宽带激光抑制高频不稳定性的可行性,并有望为后续宽带激光驱动聚变实验设计提供参考.

关键词：惯性约束聚变动理学效应宽带激光受激拉曼散射

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LD端面泵浦Tm:SrF电光调Q激光器

强激光与粒子束 2024年

作者：吴广张振王韬季来林崔勇高妍琦隋展中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所中国科学院上海硅酸盐研究所

高掺杂浓度的Tm3+增益介质能通过交叉弛豫过程提高激光器的量子效率，但同时也会增加能量上转换带来的损耗，从而限制激光器效率的进一步提升。对Tm:SrF2晶体的荧光特性以及激光性能展开研究。在激光二极管(LD)端面泵浦下，实现最大功率... 详细信息

高掺杂浓度的Tm3+增益介质能通过交叉弛豫过程提高激光器的量子效率，但同时也会增加能量上转换带来的损耗，从而限制激光器效率的进一步提升。对Tm:SrF2晶体的荧光特性以及激光性能展开研究。在激光二极管(LD)端面泵浦下，实现最大功率2.99 W的自由运转输出，激光器的泵浦阈值为0.89 W，中心波长1851 nm，斜效率高达82.1%。采用KTP电光调Q开关演示了Tm:SrF2激光器的电光调Q输出特性。在500 Hz重复频率下，获得了1.02 mJ的最大单脉冲能量，泵浦阈值为2.01 W，最短脉冲宽度为45 ns，对应峰值功率为22.67 kW。实验结果表明，基于LD泵浦的Tm:SrF2激光器具有非常高的效率，有望成为中红外光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)的理想泵浦源。

关键词：激光技术 Tm:SrF 激光器电光调Q LD端面泵浦斜效率

LD端面泵浦Tm:SrF_(2)电光调Q激光器

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强激光与粒子束 2024年第6期36卷 48-53页

作者：吴广张振王韬季来林崔勇高妍琦隋展中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所上海201800 中国科学院上海硅酸盐研究所上海201899

高掺杂浓度的Tm^(3+)增益介质能通过交叉弛豫过程提高激光器的量子效率,但同时也会增加能量上转换带来的损耗,从而限制激光器效率的进一步提升。对Tm:SrF_(2)晶体的荧光特性以及激光性能展开研究。在激光二极管(LD)端面泵浦下,实现最大... 详细信息

高掺杂浓度的Tm^(3+)增益介质能通过交叉弛豫过程提高激光器的量子效率,但同时也会增加能量上转换带来的损耗,从而限制激光器效率的进一步提升。对Tm:SrF_(2)晶体的荧光特性以及激光性能展开研究。在激光二极管(LD)端面泵浦下,实现最大功率2.99 W的自由运转输出,激光器的泵浦阈值为0.89 W,中心波长1851 nm,斜效率高达82.1%。采用KTP电光调Q开关演示了Tm:SrF_(2)激光器的电光调Q输出特性。在500 Hz重复频率下,获得了1.02 mJ的最大单脉冲能量,泵浦阈值为2.01 W,最短脉冲宽度为45 ns,对应峰值功率为22.67 kW。实验结果表明,基于LD泵浦的Tm:SrF_(2)激光器具有非常高的效率,有望成为中红外光学参量振荡器(OPO)和光学参量放大器(OPA)的理想泵浦源。

关键词：激光技术 Tm:SrF_(2)激光器电光调Q LD端面泵浦斜效率

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神光Ⅱ综合实验装置

中国激光 2024年

作者：朱健强李学春朱俭朱宝强马伟新周申蕾卢兴强范薇张攀政刘志刚王利杨琳刘代中唐顺兴孙明营杨朋千谢兴龙朱坪孙美智梁潇张国文欧阳小平张艳丽张秀平王冰艳林尊琪范滇元中国科学院上海光学精密机械研究所中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所高功率激光物理联合室

上海光学精密机械研究所（简称上海光机所）是中国最早开展高功率激光系统及其应用研究的单位。在建所60周年所庆之际，简要回顾了在上海光机所建造的系列高功率激光装置和相关技术发展，重点介绍了现今运行的神光Ⅱ多功能综合实验平台... 详细信息

上海光学精密机械研究所（简称上海光机所）是中国最早开展高功率激光系统及其应用研究的单位。在建所60周年所庆之际，简要回顾了在上海光机所建造的系列高功率激光装置和相关技术发展，重点介绍了现今运行的神光Ⅱ多功能综合实验平台性能和技术进步，利用此平台取得了若干具有标志性的重要物理实验成果，最后展望了未来高峰值功率激光技术与工程发展的基本问题和趋势。

关键词：惯性约束聚变神光装置激光工程激光光学

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基于空间分辨法分析时间低相干光自聚焦效应

物理学报 2024年第9期73卷 36-45页

作者：单翀孔令豹崔勇季来林赵晓晖李福建饶大幸赵元安隋展邵建达复旦大学信息科学与工程学院超精密光学制造工程技术研究中心上海201203 中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室上海201800

时间低相干光由于其瞬时宽带的物理特性,在激光惯性约束聚变中得到了广泛的关注.然而其复杂的时间尖峰结构或将诱导非线性自聚焦效应的放大.同时,传统的非线性自聚焦特征数值的测试方法中,多数材料的表面损伤先于体内自聚焦成丝损伤发生... 详细信息

时间低相干光由于其瞬时宽带的物理特性,在激光惯性约束聚变中得到了广泛的关注.然而其复杂的时间尖峰结构或将诱导非线性自聚焦效应的放大.同时,传统的非线性自聚焦特征数值的测试方法中,多数材料的表面损伤先于体内自聚焦成丝损伤发生,这为对比不同激光的非线性效应带来巨大影响.本文利用短焦距透镜对熔石英进行紧聚焦,通过调节入射激光能量,在避免前表面损伤的前提下,诱导熔石英产生自聚焦成丝损伤.随后通过理论计算对光束在样品体内传输过程的光斑变化进行空间分辨处理,并得到对应细分位置的非线性数值.最终将各个位置对应的非线性相位变化值进行积分,得到前表面无损条件下材料的非线性自聚焦特征数值.测试结果表明时间低相干光的非线性自聚焦效应比传统单模脉冲激光更强.本文不仅设计了一套更加精确的对比不同激光非线性效应的测试方法,同时也探明了时间相干性对于非线性自聚焦效应的影响机制,为高功率时间低相干激光器的设计提供理论依据和参考.

关键词：惯性约束核聚变时间低相干光非线性自聚焦特征数值空间分辨法