中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
截至2019年底,上海光机所共有在职职工958人(其中高级技术职称人员437人),包括两院院士7人、发展中国家科学院院士2人、973计划项目及重大研究计划首席科学家3人、重点研发计划高技术领域等专家组成员6人、国家重大专项副总设计师1人、国家重大专项总体专家组成员9人,国家杰出青年基金获得者5人、国家优秀青年基金获得者5人、1个团队连续获得2项国家基金委创新研究群体支持、百千万国家级人才工程入选者2人、国家“万人计划”领军人才入选者5人、国家“万人计划”青年拔尖人才入选者2人,中青年科技创新领军人才6人......
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称中科院上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究...
上海光机所围绕国家“十二五”规划,按照中国科学院“创新2020”发展规划的要求,紧密结合上海光机所“一三五”发展目标,在高功率激光、信息光学、光学与激光材料科技领域与国外开展了实质性科技合作。同时,上海光机所根据各国特点制定了相应的合作政策,有计划、有重点地策划、设计和组织了若干重大国际合作项目和交流活动,形成了较为成熟的国际合作模式。通过组建联合实验室,组织高水平国际会议,承担多项重大国际合作项目,引进和培养了一批科技创新人才,开展了全方位、多层次、高水平、重实效的国际科技合作,提高了上海光机所在国际科技界的地位。
一、组建联合单元,扩大上海光机所的影响力,提升所的国际学术地位。
2012年4月28日上午,中韩高能量密度激光物理联合研究中心成立。中国全国政协副主席、科技部部长万钢和韩国科技部部长李周浩共同为中心揭牌。李周浩在致辞中指出,中韩联合研究中心自1998年成立以来,经过十多年的积极努力,对韩、中两国科技发展做出了一定贡献。韩方合作单位韩国原子能研究所是拥有50多年历史的优秀研究所,在原子能领域取得了一些世界级的成果,得到同行的高度评价。上海光机所在等离子体、激光核聚变等方面取得许...
上海光机所十分重视院地合作,近年来,面向国民经济主战场,紧密围绕先进激光产业链,先后建立了南京先进激光技术研究院、上海先进激光技术创新中心和杭州光学精密机械研究所等三个科技成果转化基地。通过科技成果转化基地的建设,在产业共性及关键技术研发、服务企业创新、推动科技成果转化等方面取得重大进展,为服务地方产业转型升级做出积极贡献。还与红塔证券等共同组建激光产业基金,推动创新链-产业链-资金链的融合...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中科院上海光机所在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创作等在内的系列科普工作,获得...
超强激光科学卓越创新简报
(第二百九十四期)
2022年7月26日
上海硬X射线自由电子激光装置项目(SHINE)极端光物理线站100-PW激光装置前端取得进展
极端光物理线站(Station of Extreme Light,SEL)是正在建设的上海硬X射线自由电子激光装置项目(SHINE)的重要组成部分。近日,上海光机所在SEL-100 PW装置前端装置建设方面取得突破。团队通过使用三级基于LBO晶体非共线宽带OPCPA技术路线,结合自研的重频大能量泵浦源技术,成功实现了0.1 Hz/5.26 J/210 nm激光输出,压缩脉宽13.4 fs,支持263 TW峰值功率。相关研究成果以 "13.4 fs, 0.1 Hz OPCPA Front End for the 100 PW-Class Laser Facility"为题发表于Ultrafast Science。
为了获得宽带光参量放大,团队采用了非共线相位匹配技术方案,并综合比较了BBO、LBO和DKDP这三种常用非线性晶体特性。在泵浦强度为1 GW/cm2时,三种晶体在925 nm中心波长下的宽带增益谱如图2所示。然而,与BBO和DKDP(D=80%)相比,LBO具有中等的非线性系数(0.79 pm/V),口径可达100 mm、走离角最小(0.47 °)等特点,并且在925 nm中心波长附近的宽带最宽(202 nm,半高全宽)。此外,LBO晶体能够覆盖DKDP(D=80%)增益谱,从而确保SEL-100 PW前端的输出光谱可以完美支持基于DKDP晶体的OPCPA终端放大器。
该前端采用双光栅展宽器对高信噪比种子光进行展宽,啁啾率为14.2 ps/nm。展宽后种子光注入三级基于LBO的OPCPA放大器。其中三级放大器使用泵浦光参数分别为100 mJ/100 Hz,3 J/1 Hz,25 J/0.1 Hz。三级OPCPA放大器输出能量分别为10.5 mJ/525 mJ/5.26 J。图3(a)给出三级OPCPA放大器输出光谱,光谱全宽为210 nm。图3(b)-(e)对应后两级OPCPA泵浦以及信号光斑。
第三级OPCPA之后,放大的脉冲通过采样注入压缩器。在没有任何额外色散补偿的情况下,仅通过优化压缩器中光栅对的距离和角度,团队获得了近傅里叶极限变换脉宽,典型的脉宽为13.4 fs,如图4(b)所示。压缩结果表明,在低材料色散系统,例如OPCPA系统中,双光栅Offner展宽器在压缩脉宽方面有着优良表现。压缩器传输效率为67%,因此该前端装置可以支持峰值功率263 TW重频0.1 Hz的激光输出。
研究团队展示了上海光机所SEL-100 PW激光装置前端的建设进展以及激光性能。该前端是硬X射线自由电子激光装置重要组成部分,同时也是世界首个工作在重频模式的百太瓦量级OPCPA激光器。该前端研制成功为实现100 PW激光超强峰值功率输出所需关键激光技术验证以及元器件的测试提供了优良的平台,为硬X射线自由电子激光装置建成和开放运行打下基础。
图1 SEL-100 PW装置0.1 Hz/200 TW级OPCPA前端示意图
图2 BBO,LBO以及掺氘率80的DKDP晶体在1GW/cm2光强下的增益谱
图3 (a)三级OPCPA放大光谱曲线。(b),(c)第二/三级OPCPA泵浦光斑; (d),(e)第二/三级OPCPA信号光斑
图4 (a)脉冲相位曲线。(b)脉冲脉宽数据。
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