100 TW OPCPA激光系统设计与关键技术

本文主要探讨了设计一种100太瓦（TW）级的光学参数啁啾脉冲放大（OPCPA）激光系统的可能性与实现方法。OPCPA技术因其在产生超短脉冲和高强度光束方面的潜力，正在成为构建高功率、90飞秒（fs）激光系统的关键技术。这种系统由三个关键组件构成：首先，是一个基于氮化钕（Nd: phosphate）晶体的二极管泵浦振荡器，它作为整个系统的起始光源；其次，包括两个LBO（锂三氟硼酸盐）预放大器，用于进一步提升脉冲的能量；最后，是一个功率强大的KDP（钾迪帕斯酸）放大器，确保最终输出的高功率。 研究团队在实验中采用了一种非共线型BBO-I（β-BBO，立方偏振光子晶体）光学参数放大器，该放大器由Q开关和频率倍增后的Nd: YAG激光泵浦。这种设计的优势在于，能够有效地将初始的时延扩展的啁啾信号脉冲进行放大，其带宽达到了36纳米（FWHM），并且在放大过程中对带宽和光谱的失真控制得非常好，没有明显的限制。 然而，值得注意的是，OPCPA的增益带宽对泵浦信号和信号之间的角度非常敏感，这意味着在实际设计中必须精确控制这些参数以优化系统的性能。这种技术在高强度物理学领域有着广泛的应用前景，如材料科学研究、高能物理实验、光束整形和精密测量等。 设计这样一个100 TW OPCPA激光系统不仅需要先进的光子学技术和精密的工程实施，还涉及对激光物理原理的深入理解。随着科学技术的进步，这一领域的研究有望推动更高级别的激光应用和创新，尤其是在极端条件下的物理过程探索和新型光子源开发上。