网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

大阪大学推动下一代超强激光器功率迈向亿瓦级

0
分享至

江苏激光联盟导读:

据悉,具有超短脉冲和超高能量的超高强度激光器是探索物理学、宇宙学、材料科学等领域未知事物的有力工具。借助啁啾脉冲放大(chirped-pulse amplification, CPA)(2018年诺贝尔物理学奖),当前 记录已达到10PW(或1016W)。在最近发表在Scientific Reports上的一项研究中,来自大阪大学的研究人员提出了一种下一代超高强度激光器的概念,该激光器的模拟峰值功率高达十亿瓦级(1兆瓦等于1000皮瓦)。

自从啁啾脉冲放大(chirped-pulse amplification, CPA)的发明有效地避免了放大器的光学非线性和损坏以来,激光脉冲的峰值功率就从千兆瓦(GW,106W)急剧增加到PW。在当前的PW激光器中,主要的激光放大材料包括Nd:玻璃,Ti:蓝宝石和非线性光学晶体。Nd:玻璃具有很大的物理尺寸(> 1 m),但是增益带宽很窄(〜20 nm FWHM),产生了亚皮秒级的千焦耳激光脉冲,当前最大峰值功率为2 PW。Ti:蓝宝石晶体的物理尺寸有限(<200 mm),但是增益带宽较宽(> 200 nm),产生了20–50 fs(受增益变窄和增益饱和的限制),<400 J激光脉冲与当前最大峰值功率为10 PW。在光参量啁啾脉冲放大(optical parametric chirped-pulse amplification, OPCPA)中,例如,常用的I型三硼酸锂(LBO)晶体(泵浦527 nm)也具有> 200 nm的增益带宽,但物理尺寸有限(<150 mm) 。但是,由于光参量放大没有随时间变化的增益饱和和增益变窄的特性,因此可以支持<20 fs的高能量超短激光脉冲,当前最大峰值功率为5 PW,并且最近在上海启动了100 PW OPCPA激光设备(→上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室科研人员在100拍瓦激光装置中的高性能种子源研究方面取得进展,利用级联光参量放大(OPA)技术产生高性能910nm种子源,并应用到硬X射线自由电子激光装置极端光物理线站100PW激光装置。)。

▲种子源的光谱图、脉宽图

作为亿瓦级激光器的下一步,可以考虑的两种方法。一种是增加脉冲能量,另一种是减少脉冲持续时间。、前一种方法强烈依赖于开发大型激光放大材料(尤其是Ti:蓝宝石和非线性光学晶体)或增加光束线数量(设备规模)。这种方法必须面对技术、工程和经济问题,例如大型Ti:蓝宝石放大器中的寄生激光发射。当前,光周期级超快激光技术的飞速发展使得后一种方法越来越有吸引力,并且有可能突破这一瓶颈。

目前,全世界千兆瓦激光器的设施规模很大,项目投资也很高。超强激光的未来在于通过压缩脉冲持续时间而不是增加脉冲能量来进一步增加峰值功率。

在他们之前的研究中,该小组开发了一种新的设计——广角非共线光学参量啁啾脉冲放大(WNOPCPA),以增加放大的光谱并相应地减少压缩脉冲。

▲图2.(a)先前和(b)新设计的WNOPCPA的示意图。α是晶体中泵浦的发散角,Δα是两个相邻的离散子束之间的角度间隙,n是折射率。(c)I BBO型和I LBO型的角度。

WNOPCPA的关键机制是通过使用对应于不同放大光谱的多光束泵浦来增加总带宽。

在新改进的设计中,通过使用双光束泵浦WNOPCPA和精心优化的相位匹配,完全避免了泵浦干扰,并实现了具有两个宽光谱的超宽带带宽,导致< 10 fs的高能激光放大。

当这种激光器与后压缩技术相结合时,由非线性效应引起的光谱展宽显著增强,并且模拟显示最高峰值功率的记录可以被推到艾瓦级。

研究人员称这种设计有两个优点:一个是WNOPCPA中的超宽带放大,另一个是后压缩中非线性光谱展宽的增强。这项研究可能会为进一步提高激光峰值功率提供一种可能的方法,甚至可以达到亿瓦级。

毫亿瓦级激光器的概念图。图片来源:大阪大学

本文为江苏省激光产业技术创新战略联盟原创作品,如需转载请标明来源,谢谢合作支持!

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
阿根廷总统抛出“电锯式改革”,要再裁7万政府雇员!劳工组织称将大罢工

阿根廷总统抛出“电锯式改革”,要再裁7万政府雇员!劳工组织称将大罢工

红星新闻
2024-03-27 19:53:01
猪队友!大S律师被张兰投诉,盛怒下说露嘴,汪小菲所说竟是真的

猪队友!大S律师被张兰投诉,盛怒下说露嘴,汪小菲所说竟是真的

花花lo先森
2024-03-28 16:11:37
触底反弹?蔡斌指导女排有变化,张常宁成核心,放弃朱婷迫不得已

触底反弹?蔡斌指导女排有变化,张常宁成核心,放弃朱婷迫不得已

忠橙家族
2024-03-28 07:37:58
终于有人把越吃越健康的碱性食物,整理出来了,看完涨知识。

终于有人把越吃越健康的碱性食物,整理出来了,看完涨知识。

荷兰豆爱健康
2024-03-26 17:27:16
乌克兰总统与美国众议院议长通话 呼吁美众议院在援乌问题上统一立场

乌克兰总统与美国众议院议长通话 呼吁美众议院在援乌问题上统一立场

财联社
2024-03-29 01:20:35
姚明女儿又胖了!14岁身高190体重超近200斤,网友:这谁敢娶?

姚明女儿又胖了!14岁身高190体重超近200斤,网友:这谁敢娶?

吃瓜局
2024-03-27 15:26:58
普京对中方发布禁令,故土恢复中国名字,俄:希望与中印频繁接触

普京对中方发布禁令,故土恢复中国名字,俄:希望与中印频繁接触

绝对军评
2024-03-29 00:08:14
另谋高就!曝哈维将接手英超土豪!4员大将离开巴萨,换1.8亿欧

另谋高就!曝哈维将接手英超土豪!4员大将离开巴萨,换1.8亿欧

头狼追球
2024-03-28 15:25:32
青岛力克北控3连胜巩固第七 杨瀚森32+12+4+5帽创生涯纪录

青岛力克北控3连胜巩固第七 杨瀚森32+12+4+5帽创生涯纪录

醉卧浮生
2024-03-28 21:54:00
辽宁四川球迷又互骂了?辽篮为何到哪都挨骂:这个群体居功至伟

辽宁四川球迷又互骂了?辽篮为何到哪都挨骂:这个群体居功至伟

篮球快餐车
2024-03-29 01:25:29
菲律宾前总统阿罗约:菲律宾政府和人民不想要战争,中国对我们非常重要

菲律宾前总统阿罗约:菲律宾政府和人民不想要战争,中国对我们非常重要

环球网资讯
2024-03-28 14:20:47
日本作家直言:莫言在小说中写的侵华日军,我们读起来感觉很舒服

日本作家直言:莫言在小说中写的侵华日军,我们读起来感觉很舒服

西斋青简
2024-03-26 13:55:03
重庆三姐妹相亲,男子一眼相中小妹,网友:老大才好

重庆三姐妹相亲,男子一眼相中小妹,网友:老大才好

一份深读
2024-03-28 21:03:53
暴徒刚认罪,俄专机直飞北京,普京想要的答案,中方给的很爽快

暴徒刚认罪,俄专机直飞北京,普京想要的答案,中方给的很爽快

阿宇观天下
2024-03-28 15:12:39
一生缺钱的三大生肖,与财富绝缘,苦日子接连不断!

一生缺钱的三大生肖,与财富绝缘,苦日子接连不断!

历史星空回望
2024-03-16 15:27:38
小米 SU7 车型拥有 32 个收纳位,自带 1/4 螺纹口支持手机支架

小米 SU7 车型拥有 32 个收纳位,自带 1/4 螺纹口支持手机支架

IT之家
2024-03-28 19:35:21
性生活互吻私处,真的健康吗?

性生活互吻私处,真的健康吗?

徐海洋的历史故事
2024-02-19 14:43:47
我采访了50个剩女,发现没“碰过”男人的女人都有一个共同性。

我采访了50个剩女,发现没“碰过”男人的女人都有一个共同性。

户外阿崭
2024-03-28 11:31:56
中方打法变了!不再警告直接出手,24小时内,消息迅速传遍全球

中方打法变了!不再警告直接出手,24小时内,消息迅速传遍全球

星辰故事屋
2024-03-27 23:07:15
证监会“壮士断腕”!今日晚间的四大消息冲击来袭

证监会“壮士断腕”!今日晚间的四大消息冲击来袭

逆潮流财经
2024-03-28 20:47:23
2024-03-29 05:00:49
江苏激光产业产业创新联盟
江苏激光产业产业创新联盟
激光产业信息交流平台
1308文章数 698关注度
往期回顾 全部

科技要闻

李斌李想何小鹏喊你买小米汽车

头条要闻

小米汽车7分钟大定破2万 网友:这价格真可以杀穿同行

头条要闻

小米汽车7分钟大定破2万 网友:这价格真可以杀穿同行

体育要闻

邮报:加入争夺战,曼联也想要奥尔莫

娱乐要闻

莱昂纳多与25岁新女友互相投喂超恩爱

财经要闻

中国版QE要来?国内外机构观点罕见一致

汽车要闻

混动增程双模式 长安UNI-Z售11.79万起

态度原创

艺术
家居
时尚
本地
游戏

艺术要闻

艺术开卷|从闺阁、庭院到郊野,古画中的女性生活空间

家居要闻

邂逅浪漫,注入柔性的法式基因

2024的流行色,一定离不开安可拉红

本地新闻

专访|张伟潮:最年轻的龙头专职制造者

开放世界游戏也能做出街机手感?10年前的《龙之信条》有多好玩

无障碍浏览 进入关怀版