中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所高功率激光物理聯(lián)合實驗室范薇課題組針對“神光II”裝置激光注入系統(tǒng)的輸出時域波形進行了噪聲源的詳細分析，并利用高速電光調(diào)制技術(shù)，提出了一種檢測納秒激光脈沖信噪比的方案，該方案能夠直接測量納秒激光脈沖的高信噪比，并實現(xiàn)動態(tài)范圍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(gòu)成人類能源消費的主體。而激光慣性約束聚變（ICF）是實現(xiàn)這一目標(biāo)的途徑之一。ICF研究中，為滿足不同物理實驗的需求，需要驅(qū)動器激光注入系統(tǒng)輸出時域波形平滑、對比度極高、光束質(zhì)量優(yōu)良的納秒激光脈沖，但是噪聲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(tǒng)主要采用的是單縱模長脈沖削波整形方法和釹玻璃再生放大技術(shù)，該技術(shù)能夠產(chǎn)生時域調(diào)節(jié)能力較強的激光整形脈沖。但是，噪聲源的有效分析和檢測仍未被重視。

該課題組基于單縱模長脈沖削波整形方法和納秒毫焦耳級釹玻璃再生激光放大技術(shù)，詳細研究了激光注入系統(tǒng)的噪聲來源（圖1為激光注入系統(tǒng)輸出的時域波形），并探討了噪聲對高功率激光裝置的影響。同時，利用高速電光調(diào)制技術(shù)，采用高消光比的電光強度調(diào)制器和時間脈沖整形器件，對輸出的納秒時間脈沖形狀進行整形處理，設(shè)計了一種檢測納秒激光脈沖信噪比的方法。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)范圍50dB，精度1dB的測量，并對高功率激光裝置激光注入系統(tǒng)種子源的信噪比進行了檢測，為47.06dB，已經(jīng)達到目前同類裝置的較高水平（如圖2所示）。

相關(guān)成果發(fā)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。

論文鏈接

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

圖2 納秒激光脈沖信噪比檢測結(jié)果