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英國研制出世界上最高增益的大功率激光放大器

星之球科技 來源:尚光網(wǎng)2017-06-01 我要評論(0 )   

英國斯特拉斯克萊德大學(xué)(University of Strathclyde)的研究人員成功研制出世界上最高增益的大功率激光放大器。

英國斯特拉斯克萊德大學(xué)(University of Strathclyde)的研究人員成功研制出世界上最高增益的大功率激光放大器。他們利用中央激光設(shè)備Vulcan激光系統(tǒng)進(jìn)行實驗,Vulcan裝置能夠輸出150 J的脈沖。在兩次實驗中,研究人員與CLF的工作人員密切合作,對Vulcan進(jìn)行調(diào)整,使兩束不同顏色的激光光束能夠在等離子體中交換能量,實驗測得的增益系數(shù)為180cm-1,是目前基于固體介質(zhì)的高功率激光系統(tǒng)放大器的100倍。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《Scientific Reports》雜志上。
Vulcan激光裝置的靶區(qū)
 
斯特拉斯克萊德大學(xué)物理系的Dino Jaroszynski教授領(lǐng)導(dǎo)了該項研究,他指出:等離子體中的拉曼放大是非常吸引人的概念,該概念將諾貝爾物理學(xué)獎獲得者CV拉曼的觀點與等離子體,光學(xué)和激光物理學(xué)很好地結(jié)合在一起。相對較長的高能激光脈沖與短的,能量非常低的脈沖在等離子體中相撞。在其碰撞處會產(chǎn)生一沖擊波(beat wave),和兩個水波發(fā)生相撞的情況一樣。沖擊波的光壓會驅(qū)動等離子體形成規(guī)則或梯形形狀,而多層梯形圖作為高反射率,隨時間變化的透鏡,將高能量脈沖的能量反射到低能量脈沖中,從而放大低能脈沖并將將其壓縮成超短時間光脈沖。“我們的實驗結(jié)果非常重要,因為這些結(jié)果證明了等離子體介質(zhì)作為極高增益放大器介質(zhì)的靈活性,實驗結(jié)果還表明,放大器的效率可以很大,至少可以到10%,這是前所未有的,而且還有很大的提升可能。
 
當(dāng)然,目前的實驗結(jié)果也顯示,仍然有必要進(jìn)一步對其研究,以期實現(xiàn)單級高增益高效率放大器模塊。“例如,我們目前仍然面臨的挑戰(zhàn)之一是如何處理由隨機(jī)等離子體波動產(chǎn)生的”噪聲“的放大,由于增益極高,這一現(xiàn)象會加劇。這會導(dǎo)致的能量損耗。相關(guān)研究正在進(jìn)行,相信在下一個實驗中能夠很好地解決這些問題”。
 
領(lǐng)導(dǎo)該研究團(tuán)隊的Gregory Vieux博士指出:等離子體是一種完全分解的介質(zhì),因此它沒有損傷閾值,因此可以不經(jīng)過脈沖展寬后再壓縮手段來放大短激光脈沖。另一個優(yōu)點是在放大期間實現(xiàn)進(jìn)一步壓縮在理論上是可能的,這可能為下一代激光系統(tǒng)的發(fā)展鋪平道路,新一代的激光系統(tǒng)將能夠輸出超強和超短脈沖,但成本僅為現(xiàn)有激光器的一小部分。
 
“然而,我們還不能完全確定,該方案依賴于對拉曼不穩(wěn)定性的控制,其增長因子很大,很小的等離子體波動就能引發(fā)大的不穩(wěn)定性,” Gregory Vieux說。

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英國研制大功率激光放大器
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