OPCPA新应用：超宽带拍瓦装置(HPL, 2020, e31) 收藏

峰值功率从数百TW到PW的超短脉冲激光器在实验室天体物理、高能密度物理、粒子加速方案等科学研究领域中都具有独特的作用此外，它所产生的二次辐射源也成为了现在的研究热点为了克服现有高峰值功率系统在下一代最先进激光器应用上的局限，将蓝宝石激光系统所开发的技术与纳秒激光系统提供的能量相结合是必然的选择。

相对于经典的啁啾脉冲放大(CPA)，光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)技术具有几个明显的优点由于其带宽是由非线性晶体的相位匹配和透明度，而不是由材料的增益带宽决定的，因此可以使带宽扩展到100 nm以上非线性晶体中的单程参量增益可高达7×107，因此OPCPA系统需要的放大级较少，结构更加简单紧凑。

在OPCPA系统中，对比度通常会得到很大的提升与CPA增益介质中的荧光不同，OPCPA的参量荧光只发生在脉冲的持续时间内一般会采用泵浦持续时间为数ps的初始放大级，在此时间窗口外，对比度有很大的提高和激光增益介质相比，与高平均功率脉冲产生相关的热像差和热透镜等热效应因其瞬时特性而明显减弱。

由于没有明显的发热，放大脉冲的光束质量得到了提高，并允许提升到高能量和高峰值功率水平OPCPA系统的平均功率和重复频率仅由泵浦激光器决定另一方面，OPCPA相对于CPA也存在一些缺点/设置困难优化增益所需的泵浦/信号时间匹配和同步、获得均匀空间增益所需的泵浦空间均匀性，以及制造用于高能级的具有足够大孔径的非线性晶体都限制了该项技术的应用。

为了实现这个目标，里斯本大学的Mario Galletti博士等介绍了一种完全基于非共线光参量啁啾脉冲放大(NOPCPA)技术的拍瓦装置，Vulcan-OPPEL (Vulcan OPcpa PEtawatt Laser)，其中最后两个放大级由两个Nd:Glass激光系统泵浦组成。

光谱增益以及超宽带光束传输相关的理论和数值分析证实了该光束线的设计

为Vulcan激光装置制造的ps级OPCPA新型PW激光装置该装置的设计目的是将30 fs，30 J脉冲以5分钟的重复频率集中在870 nm处该系统将与现有的基于Nd:Glass放大的CPA/OPCPA-VULCAN混合激光系统耦合，该系统由基于Nd:Glass的PW激光器(500 J，500 fs)和250 J，ns级激光器组成。

预计未来可以将现有的短脉冲PW光束线转换成kJ，ns尺度内的光束线，这将允许辅助光束线及其次级源用作较长脉冲的探测光束，同时也可以研究其与靶的相互作用该系统主要用于电子束的产生，也不排除应用于其他致力于粒子加速度和光辐射探测的实验活动。

特别是，目前对于基于OPCPA的高能PW级系统以及低能少周期系统，其覆盖800-960 nm的光谱范围也是非常有吸引力的Marco Galimberti博士认为，该装置标志着OPCPA技术的重要进步，其在高能装置上的应用是对未来多兆瓦激光设施的测试。

在现有的Vulcan激光器上增加的实验能力将促进激光等离子体领域在新探测能力和新QED实验上的发展

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