Недавно совместная исследовательская группа доцента Мейчжи Сана из Объединенной лаборатории физики лазеров высокой мощности Шанхайского института оптических прецизионных и механических исследований Китайской академии наук (SIPMR) и доцента Сяоню Ту из Шанхайского института силикатных технологий Китайской академии наук (SISTR) предложила новую конфигурацию для XOPA (Cross-Farper Intra-cavity Optical Parametric Amplification), которая была продемонстрирована экспериментальной демонстрацией на основе фронт-энда лазерного устройства SG-II 5PW. Результаты были опубликованы в Laser Photonics Reviews под названием «Optical Parametric Amplification in Crossed Fabry-Perot Cavities».
Оптическое параметрическое усиление (OPA) и оптическое параметрическое усиление с чирпированным импульсом (OPCPA) являются важнейшими технологическими маршрутами для мощных лазерных систем и основными технологическими маршрутами для десятков и сотен мегаваттных лазерных систем в будущем. Развитие этой области предъявляет всесторонние требования к технологии лазерного усиления с точки зрения эффективности, энергии, полосы пропускания, усиления, качества луча, отношения сигнал/шум и возможности формирования.
Рис. 1 Принципиальная схема конфигурации XOPA
Исследовательская группа помещает нелинейный кристалл внутрь полости кросс-фарпера, ограничивает сигнальный свет и свет накачки для реализации многопроходной передачи и преобразования энергии, поэтапно устраняет холостой свет и подавляет смешивающий трехволновой обратный поток энергии, чтобы реализовать монотонное извлечение энергии сигнального света в свет накачки. Экспериментально используя кристалл YCOB, предоставленный Шанхайским институтом исследований силикатов, эффективность преобразования сигнального света полосы 800 нм в свет накачки составила 56,28%, спектральная ширина 120 нм выходной мощности; кроме того, исследователи спроектировали неравную длину полости двойной полости Fapper для достижения чирпированного импульсного сигнального света с высокой контрастностью усиления и формирования. Это исследование показывает, что конфигурация XOPA способна формироваться во временной, пространственной и частотной областях при условии высокой эффективности преобразования и универсально применима ко всем диапазонам и всем нелинейным кристаллам для неколлинеарного оптического параметрического усиления, что имеет большое значение для улучшения комплексных характеристик мощных лазерных систем.
Рис. 2 Теоретическое моделирование и экспериментальные результаты (а) спектральной эволюции и (б) эффективности преобразования процесса усиления 7-прохода XOP
