近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯(lián)合實驗室研究員朱健強課題組在飛秒拍瓦激光系統(tǒng)色差補償研究方面取得進展，提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)對全系統(tǒng)色差的動態(tài)、精確預補償方案，并在SG－II 5PW飛秒激光系統(tǒng)上獲得了實驗驗證。相關(guān)研究成果發(fā)表在［Optics Express 27， 12，（2019）］。
色差主要來源于高功率激光系統(tǒng)中的大口徑透射元件，對于飛秒拍瓦激光系統(tǒng)來說，色差會造成嚴重的時空畸變，降低終端焦點峰值功率密度，影響系統(tǒng)性能。利用傳統(tǒng)的色差補償方法盡管能在一定程度上補償系統(tǒng)色差，但缺乏動態(tài)調(diào)節(jié)功能，因而難以嚴格補償全系統(tǒng)色差。
為了解決這一難題，研究小組提出了一種由正負透鏡組和反射系統(tǒng)組成共焦像傳遞系統(tǒng)的預補償方案實現(xiàn)對全系統(tǒng)色差的動態(tài)、精確補償。該動態(tài)預補償方案具有成本低、調(diào)節(jié)便捷、光束質(zhì)量好等優(yōu)勢，能夠在相對小口徑入射的情況下提供大動態(tài)范圍的色差補償量。基于該方案，為SG－II 5PW飛秒激光系統(tǒng)設計了色差預補償裝置，經(jīng)過色差補償后，SG－II 5PW系統(tǒng)的聚焦性能得到了顯著提升，聚焦峰值功率密度相比補償前提升大約20倍。研究結(jié)果表明，利用該色差動態(tài)預補償方案能夠?qū)崿F(xiàn)對高功率超短脈沖激光全系統(tǒng)色差的精確補償。
圖1 色差預補償方案示意圖
圖2 經(jīng)過色差補償前后終端靶點焦斑：補償前（a）、（c）；補償后：（b）、（d）
相關(guān)研究得到國家自然科學基金和中科院青年基金的支持。
色差主要來源于高功率激光系統(tǒng)中的大口徑透射元件，對于飛秒拍瓦激光系統(tǒng)來說，色差會造成嚴重的時空畸變，降低終端焦點峰值功率密度，影響系統(tǒng)性能。利用傳統(tǒng)的色差補償方法盡管能在一定程度上補償系統(tǒng)色差，但缺乏動態(tài)調(diào)節(jié)功能，因而難以嚴格補償全系統(tǒng)色差。
為了解決這一難題，研究小組提出了一種由正負透鏡組和反射系統(tǒng)組成共焦像傳遞系統(tǒng)的預補償方案實現(xiàn)對全系統(tǒng)色差的動態(tài)、精確補償。該動態(tài)預補償方案具有成本低、調(diào)節(jié)便捷、光束質(zhì)量好等優(yōu)勢，能夠在相對小口徑入射的情況下提供大動態(tài)范圍的色差補償量。基于該方案，為SG－II 5PW飛秒激光系統(tǒng)設計了色差預補償裝置，經(jīng)過色差補償后，SG－II 5PW系統(tǒng)的聚焦性能得到了顯著提升，聚焦峰值功率密度相比補償前提升大約20倍。研究結(jié)果表明，利用該色差動態(tài)預補償方案能夠?qū)崿F(xiàn)對高功率超短脈沖激光全系統(tǒng)色差的精確補償。
圖1 色差預補償方案示意圖
圖2 經(jīng)過色差補償前后終端靶點焦斑：補償前（a）、（c）；補償后：（b）、（d）
相關(guān)研究得到國家自然科學基金和中科院青年基金的支持。
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