「神光Ⅱ」裝置激光注入系統雜訊源研究方面取得進展

中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室范薇課題組針對「神光II」裝置激光注入系統的輸出時域波形進行了雜訊源的詳細分析，並利用高速電光調製技術，提出了一種檢測納秒激光脈衝信噪比的方案，該方案能夠直接測量納秒激光脈衝的高信噪比，並實現動態範圍50dB、精度1dB的測量。

一直以來，人類追求清潔能源的腳步從未停止，可控聚變能源是最有可能構成人類能源消費的主體。而激光慣性約束聚變（ICF）是實現這一目標的途徑之一。ICF研究中，為滿足不同物理實驗的需求，需要驅動器激光注入系統輸出時域波形平滑、對比度極高、光束質量優良的納秒激光脈衝，但是雜訊是影響時域波形最主要的因素之一。目前，高功率激光裝置（例如，NIF、神光Ⅱ裝置等）的激光注入系統主要採用的是單縱模長脈衝削波整形方法和釹玻璃再生放大技術，該技術能夠產生時域調節能力較強的激光整形脈衝。但是，雜訊源的有效分析和檢測仍未被重視。

該課題組基於單縱模長脈衝削波整形方法和納秒毫焦耳級釹玻璃再生激光放大技術，詳細研究了激光注入系統的雜訊來源（圖1為激光注入系統輸出的時域波形），並探討了雜訊對高功率激光裝置的影響。同時，利用高速電光調製技術，採用高消光比的電光強度調製器和時間脈衝整形器件，對輸出的納秒時間脈衝形狀進行整形處理，設計了一種檢測納秒激光脈衝信噪比的方法。該方法能夠實現動態範圍50dB，精度1dB的測量，並對高功率激光裝置激光注入系統種子源的信噪比進行了檢測，為47.06dB，已經達到目前同類裝置的較高水平（如圖2所示）。

相關成果發表在Applied Optics(57:9898,2018)期刊上。該工作由中科院國際合作局對外合作重點項目資助支持。

圖1 激光注入系統輸出的時域波形。圖(a)是激光注入系統在腔外無電光開關組合薄膜偏振片；圖(b)是激光注入系統在腔外有電光開關組合薄膜偏振片。

圖2 納秒激光脈衝信噪比檢測結果

來源：中國科學院上海光學精密機械研究所

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