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近年来,随着CPA(脉冲啁啾放大)等技术的发展,激光的功率有了很大的提高,超短脉冲激光器及超短脉冲激光与物质相互作用的研究,已发展成为当今世界最热门最前沿的领域。目前,基于CPA技术的超短脉冲激光系统已经达到PW(1015)量级。 迄今为止,超短脉冲激光及其与物质相互作用的研究大都集中于红外光谱范围,而紫外准分子短脉冲激光系统由于其波长短、非线性效应小而具有良好的聚焦性能。紫外超短脉冲激光在强场物理及惯性约束核聚变快速点火等研究中具有无可比拟的优势,紫外光具有更大的临界密度更靠近过密燃料靶丸区域,并且按照Ⅰλ2定标率,紫外光刚好能够产生具有快点火要求温度的热电子。另外,紫外超强超短脉冲激光在小型超快中子源、激光化学、激光生物学等众多领域有着广泛应用。 准分子激光器在放大超短脉冲方面具有独特的优势。一方面由于它的气体性质和饱和能量小,在超短脉冲放大过程中的非线性效应小,可以不采用CPA路线而直接将超短脉冲激光放大到1019W/cm2甚至更高。另一方面它可以提供一个信噪比高达1010的干净脉冲,这对于激光靶物理实验是非常重要的。 本工作属国家高技术863计划惯性约束聚变研究领域课题,采用放电泵浦以及电子束泵浦KrF准分子激光放大器进行紫外超短脉冲激光的放大,研究超短脉冲激光放大过程中的物理机制和非线性效应等现象,并最终获得高功率紫外超短脉冲激光输出。 建立了桌面KrF超短脉冲激光系统,采用放电泵浦KrF准分子激光放大器进行超短脉冲激光的直接放大。采用离轴双通放大结构,将1mJ、280fs的248nm超短脉冲放大到50mJ,并详细测量了和研究了激光系统的各项激光输出参数,理论分析了超短脉冲激光放大过程中的非线性效应,并采用棱镜对将激光的脉冲宽度由420fs压缩到220fs,目前聚焦到达靶上的功率密度可达到1017W/cm2。并采用“天光一号”电子束泵浦KrF激光器进行紫外超短脉冲激光的进一步放大,获得能量2~3J、脉冲宽度约1.2ps的紫外超短脉冲激光输出,激光功率达到2TW。