極端光物理線站(Station of Extreme Light，SEL)是正在建設(shè)的上海硬X射線自由電子激光裝置項目(SHINE)的重要組成部分。近日，上海光機(jī)所在SEL-100 PW裝置前端裝置建設(shè)方面取得突破。團(tuán)隊通過使用三級基于LBO晶體非共線寬帶OPCPA技術(shù)路線，結(jié)合自研的重頻大能量泵浦源技術(shù)，成功實現(xiàn)了0.1 Hz/5.26 J/210 nm激光輸出，壓縮脈寬13.4 fs，支持263 TW峰值功率。相關(guān)研究成果以 "13.4 fs, 0.1 Hz OPCPA Front End for the 100 PW-Class Laser Facility"為題發(fā)表于Ultrafast Science。 ? !oVf>  
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為了獲得寬帶光參量放大，團(tuán)隊采用了非共線相位匹配技術(shù)方案，并綜合比較了BBO、LBO和DKDP這三種常用非線性晶體特性。在泵浦強(qiáng)度為1 GW/cm2時，三種晶體在925 nm中心波長下的寬帶增益譜如圖2所示。然而，與BBO和DKDP（D=80%）相比，LBO具有中等的非線性系數(shù)（0.79 pm/V），口徑可達(dá)100 mm、走離角最�。�0.47 °）等特點，并且在925 nm中心波長附近的寬帶最寬（202 nm，半高全寬）。此外，LBO晶體能夠覆蓋DKDP（D=80%）增益譜，從而確保SEL-100 PW前端的輸出光譜可以完美支持基于DKDP晶體的OPCPA終端放大器。 L!8 -:)0b  
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該前端采用雙光柵展寬器對高信噪比種子光進(jìn)行展寬，啁啾率為14.2 ps/nm。展寬后種子光注入三級基于LBO的OPCPA放大器。其中三級放大器使用泵浦光參數(shù)分別為100 mJ/100 Hz，3 J/1 Hz，25 J/0.1 Hz。三級OPCPA放大器輸出能量分別為10.5 mJ/525 mJ/5.26 J。圖3(a)給出三級OPCPA放大器輸出光譜，光譜全寬為210 nm。圖3(b)-(e)對應(yīng)后兩級OPCPA泵浦以及信號光斑。 uJIRk$  
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第三級OPCPA之后，放大的脈沖通過采樣注入壓縮器。在沒有任何額外色散補(bǔ)償?shù)那闆r下，僅通過優(yōu)化壓縮器中光柵對的距離和角度，團(tuán)隊獲得了近傅里葉極限變換脈寬，典型的脈寬為13.4 fs，如圖4（b）所示。壓縮結(jié)果表明，在低材料色散系統(tǒng)，例如OPCPA系統(tǒng)中，雙光柵Offner展寬器在壓縮脈寬方面有著優(yōu)良表現(xiàn)。壓縮器傳輸效率為67%，因此該前端裝置可以支持峰值功率263 TW重頻0.1 Hz的激光輸出。 P[#WHbn  
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