高功率激光物理联合实验室

上海光机所在高能量强激光的调制研究中取得新进展

更新时间:2020-06-19 【打印】 【关闭

  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联合实验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)。 

  由于传统光学器件的损伤阈值较低,因此很难直接调制高能量强激光。而产生宽频谱的高能量激光在惯性约束聚变、新型辐射源及粒子加速等领域都有着非常迫切的需求。多频光束有效抑制激光等离子体参量不稳定的方案已经得到了广泛的证实和认同,但是如何有效地产生宽频带高能量激光始终存在着技术瓶颈。 

  研究团队提出了利用高能量强激光在稀薄等离子体中的自调制效应来展宽频谱的方案,激光的参数条件可以在“神光”驱动器升级装置上实现。将激光的峰值强度控制在1017W/cm2左右,强激光的前端可以在等离子体中产生准线性的尾场。大量的电子在尾场的加速下获得100keV以上的动能,从而抑制了背向受激拉曼散射的发展。但是由于前向拉曼散射产生的静电波相速度接近于泵浦光在等离子体中的群速度,因此不易被阻尼。前向拉曼散射是这一参数区间的主要不稳定模式。 

  前向拉曼散射通过斯托克斯和反斯托克斯机制产生激光边带,并由于多次级联散射而逐步被放大。模拟给出,激光的频谱可以展宽至100%中心频率,且能量转换率可达到90%,二维模拟结果如图1所示。调制产生的高能量强激光可以用于新型惯性约束聚变中的点火光源。 

    该研究得到了上海市扬帆计划、中科院先导A类专项等项目的大力支持。 

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 图1 强激光调制后在真空中的频谱,可以发现整个频谱被极大地展宽了。