上海超强超短激光实验装置研制工作取得重大突破——成功实现10拍瓦激光放大输出
文章来源:中科院上海光机所/上海科技大学            发布日期:2017-10-26            浏览次数:2259

举世瞩目的党的十九大胜利闭幕,中国科技创新踏上新的奋斗征程。在党的十九大上,习总书记庄严宣告:中国特色社会主义进入了新的时代。而新的时代也必然要求中国科技人扛起更大的责任,奋力推进新时代下的中国科技创新事业。

广大科研人员以实际行动贯彻党中央要求,着力用习近平科技创新思想武装头脑、指导行动,不断取得科研突破。如今,趁着十九大的强劲东风,上海张江综合性国家科学中心再传捷报:2017年10月24日晚,位于上海浦东张江的中科院上海光机所和上海科技大学超强激光光源联合实验室传来喜讯,上海超强超短激光实验装置(SULF)的研制工作取得重大突破,成功实现了10拍瓦激光放大输出,达到国际同类研究的领先水平。这是SULF装置继2016年8月实现5拍瓦国际领先成果之后再次取得重大进展。SULF装置计划于2018年底全面建成并对用户开放。

超强超短激光能在实验室内创造出前所未有的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度综合性极端物理条件,在台式化加速器、超快化学、阿秒科学、材料科学、激光聚变、核物理与核医学、实验室天体物理等领域具有重大应用价值,国际上多个国家投入巨资开展10拍瓦(1拍瓦=1千万亿瓦)级大型超强超短激光装置的研制,展开激烈竞争。例如,欧盟支持的极端光设施(ELI)项目正在同时建设多套10拍瓦激光用户装置,法国和英国也正在研制各自的10拍瓦激光装置,美、俄、日等则提出了百拍瓦级超强超短激光装置的研究设想。

在国家发改委和上海市的共同支持下,以10拍瓦激光装置为核心的上海超强超短激光实验装置(SULF)的研制被纳入上海建设具有全球影响力的科创中心、打造世界级重大科技基础设施集群的首批重大项目,也将是上海张江综合性国家科学中心的核心平台之一。

SULF激光装置采用基于大口径钛宝石晶体的啁啾脉冲放大技术路线。研究人员解决了大口径高增益激光放大器、高性能激光泵浦源、宽带高阶色散精密控制和增益窄化抑制等关键科学技术问题,国际上首次实现了300焦耳以上能量水平的宽带(半高全宽达到70纳米)激光放大输出。10拍瓦激光主放大器采用的钛宝石晶体直径达235毫米,由上海光机所自主研制,这是我国首次研制成功并获得激光放大的口径超过200毫米的激光晶体,也是目前已知国际最大口径的激光放大晶体。

钛宝石主放大器输出的纳秒级啁啾脉冲最高能量达到339焦耳,激光脉冲宽度经过脉冲压缩器压缩后达到21飞秒,压缩器效率64%,压缩后激光脉冲的最高峰值功率可达10.3拍瓦,这是目前已知的最高激光脉冲峰值功率。