皮秒拍瓦激光系统宽带激光放大的精确模型和性能分析

作者：李大为; 王韬; 尹晓蕾; 李佳美; 王利; 张腾; 张天雄; 崔勇; 卢兴强; 王丽; 张杰; 徐光

来源：Acta Physica Sinica, 2021, 70(10): 132-140.

• 皮秒拍瓦激光系统
• 宽频带激光
• 钕玻璃
• 受激发射截面
• 增益窄化

为准确分析皮秒拍瓦激光系统的频域放大特性,通过引入钕玻璃实际受激发射截面,建立了宽频带激光放大的精确模型,对比分析了常用高斯线型近似的不足.针对神光II高能拍瓦激光系统,分析了不同线型下,注入种子的光谱形状、中心波长以及能量稳定性对放大系统的影响.结果表明:实际线型会加剧增益窄化效应;对于107增益,光谱将窄化为3 nm,系统累积B积分增大至1.7;窄化效应降低了注入种子中心波长的要求,增益饱和会使输出能量稳定性提升近一倍.在上述基础上,进行了宽频带激光放大的实验研究,对于注入的10 nm (FWHM)超高斯、1054 nm中心波长、3%(RMS)稳定性的参量放大种子,实现了1900 J、中心波长1054.2 nm、谱宽3 nm的输出,发次能量稳定性<1.8%,与分析结果一致.本文结果将对国内基于钕玻璃的高能宽带激光装置建设和改进提供重要的参考依据.

• 单位
  中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所; 中国科学院上海光学精密机械研究所; 常州工学院; 中国科学院大学; 上海市激光技术研究所