Kürzlich hat ein gemeinsames Forschungsteam aus der assoziierten Forscherin Meizhi Sun am Joint Laboratory of High Power Laser Physics des Shanghai Institute of Optical Precision and Mechanical Research der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (SIPMR) und der assoziierten Forscherin Xiaoniu Tu am Shanghai Institute of Silicate Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (SISTR) eine neue Konfiguration für XOPA (Cross-Farper Intra-cavity Optical Parametric Amplification) vorgeschlagen, die durch eine experimentelle Demonstration auf Basis des Frontends des Lasergeräts SG-II 5PW demonstriert wurde. Die Ergebnisse wurden in Laser Photonics Reviews unter dem Titel „Optical Parametric Amplification in Crossed Fabry-Perot Cavities“ veröffentlicht.
Optische parametrische Verstärkung (OPA) und Chirped Pulse Optical Parametric Amplification (OPCPA) sind die wichtigsten Technologieansätze für Hochleistungslasersysteme und die Haupttechnologieansätze für zukünftige Lasersysteme mit zehn bis hundert Megawatt. Die Entwicklung dieses Bereichs stellt umfassende Anforderungen an die Laserverstärkungstechnologie in Bezug auf Effizienz, Energie, Bandbreite, Verstärkung, Strahlqualität, Signal-Rausch-Verhältnis und Formungsfähigkeit.
Abb. 1 Schematische Darstellung der XOPA-Konfiguration
Das Forschungsteam platziert den nichtlinearen Kristall in der Cross-Fapper-Hohlkammer, beschränkt das Signallicht und das Pumplicht, um eine Mehrfachdurchgangsübertragung und Energieumwandlung zu realisieren, eliminiert das Leerlauflicht stufenweise und unterdrückt den gemischten Dreiwellen-Energierückfluss, um die monotone Extraktion der Energie des Signallichts zum Pumplicht zu realisieren. Durch experimentelle Verwendung des YCOB-Kristalls vom Shanghai Institute of Silicate Research wurde eine Umwandlungseffizienz von Signallicht in Pumplicht im 800-nm-Band von 56,28 % und eine spektrale Breite von 120 nm Ausgangskapazität erreicht; außerdem entwarfen die Forscher eine ungleiche Hohlraumlänge der doppelten Fapper-Hohlkammer, um das gechirpte gepulste Signallicht mit hoher Kontrastverstärkung und -formung zu erreichen. Diese Studie zeigt, dass die XOPA-Konfiguration unter der Voraussetzung einer hohen Umwandlungseffizienz in der Lage ist, sich im Zeit-, Raum- und Frequenzbereich zu formen, und dass sie universell auf alle Bänder und alle nichtlinearen Kristalle für die nichtkollineare optische parametrische Verstärkung anwendbar ist, was für die Verbesserung der Gesamtleistung von Hochleistungslasersystemen von großer Bedeutung ist.
Abb. 2 Theoretische Simulation und experimentelle Ergebnisse der (a) spektralen Entwicklung und (b) Umwandlungseffizienz des 7-pass-Verstärkungsprozesses von XOP
