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超强激光科学卓越创新简报

(第三百二十期)

2022年11月14日

永利网99007770nm在超强超短激光时空耦合方面取得进展

  近期,永利网99007770nm强场激光物理国家重点实验室与张江实验室和上海科技大学合作,在超强超短(飞秒拍瓦)激光时空耦合方面取得进展,相关成果以“Simulating spatiotemporal dynamics of ultra-intense ultrashort lasers through imperfect grating compressors”为题发表于Optics Express。

  随着超强超短激光近五年实现10拍瓦出光,未来五年可能实现100拍瓦出光,脉冲宽度越来越短,光束口径却越来越大,因此传统时空分立的评价标准已不再适用。超强超短激光的时空耦合近期引起了极大的关注,甚至决定着该类大科学装置上物理实验的成败。

  超强超短激光的时空耦合由来已久,早期研究集中在“脉冲前沿倾斜或弯曲”这类简单的一阶时空耦合。2016年F. Quéré等人首次观测到超强超短激光的复杂时空耦合【Nat. Photonics 10, 547 (2016)】。2017年本研究团队首次解释了复杂时空耦合的产生机制,主要来源于压缩器光栅的波前误差,并于2018年首次模拟了超强超短激光的三维时空形态【Appl. Phys. Express 10, 102702 (2017),Opt. Express 26, 8453 (2018),第14回(2020年度)日本近藤奖】。此后,涌现了大量关于超强超短激光时空耦合的研究和测量工作。

  本工作中,研究团队对先前提出的压缩器时空耦合模型进行完善:添加了两种因素、一项结果、一种压缩器结构和一种误差【图1】。模拟了100拍瓦激光在近场和远场的三维时空光场【图2】。对比了不同非完美光栅压缩器对应的靶上光强【图3】。该工作为未来100拍瓦和艾瓦激光的工程建设与实验应用具有指导意义。

  原文链接

图1 当前工作与之前工作和未来工作的比较。

图2 理想压缩器输出的(a)近场和(b)远场三维时空光场。非完美压缩器输出的(c)近场和(d)远场三维时空光场。

图3 不同非完美压缩器输出的归一化靶上光强

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