上海光機所提出一種用于色散控制的新型雙CPA激光系統

　　近日，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室在雙CPA激光系統四階色散（FOD）的被動控制研究中取得進展，提出一種“負正啁啾脈沖放大(NPCPA)”的新型雙CPA激光系統設計。相關成果發表《光學快報》[Optics Express 28 (21): 31743 (2020)]上。

　　高階色散，尤其FOD，是影響脈沖寬度和時域包絡的重要因素。目前，通常使用Grism對或AOPDF來控制FOD。然而，對于雙CPA激光系統，Grism對或AOPDF的引入必然伴隨著高對比度種子光能量的降低，從而使最終的脈沖時域對比度退化。這與雙CPA激光系統的初衷相違背。傳統雙CPA激光系統采用兩級正啁啾脈沖放大（PCPA），且單級PCPA的FOD為正。

　　該研究團隊創新性地提出將負啁啾脈沖放大（NCPA）作為雙CPA激光系統的前端，再結合PCPA后端，組成一種新型的NPCPA激光系統。該方案可利用NCPA前端的負FOD來補償PCPA后端的正FOD，且可通過優化NCPA前端中展寬器和壓縮器的參數來獲得不同量的負FOD，從而實現整個激光系統FOD的控制。計算結果表明，100nm帶寬條件下，NPCPA方案可實現~20fs的傅里葉變換極限脈寬，相應激光峰值功率可達數PW水平。

　　新型的NPCPA激光系統，可以實現FOD的補償，還可以避免由于額外色散控制元件引起的脈沖時域對比度退化，從而實現高時域對比度、近傅里葉變換的高峰值功率飛秒激光。

4PW量級NPCPA激光系統設計和壓縮脈沖