PDF《研制成功 5 拍瓦超强超短激光放大系统》

2 拍瓦超 强超短激光放大系统,为当时国际最 高峰值功率的激光放大系统.近年又 进一步发展了新型主动寄生振荡抑制 技术,采用

150 毫米口径钛宝石晶体 作为放大介质,首次实现了百焦耳以 上能量水平的宽带(70 纳米)激光 放大输出.对输出激光光束取样压缩 后脉冲宽度为

27 飞秒,压缩器效率 72%,若采用大口径压缩器则可获得 5.13 拍瓦脉冲输出.该激光放大系统 是目前国际最高峰值功率的激光放大系统.大口径高增益 钛宝石放大器寄生振荡抑制技术的成功突破,为研制基于 钛宝石 CPA 放大的

10 拍瓦激光装置奠定了重要的技术基 础. 该激光系统采用基于钛宝石晶体的

800 纳米波段宽带 CPA 结构.高信噪比 CPA 前端采用交叉偏振波(XPW) 脉冲净化技术,将激光脉冲的信噪比提高到 10-11 量级,经CPA 多通放大到

35 焦耳量级后,注入到采用直径为

150 毫米的钛宝石晶体的终端大口径 CPA 放大器中,通过精密 控制泵浦光与信号光的时间同步精度,以及双路泵浦光的 同步延时,并优化泵浦激光脉冲和信号激光脉冲的强度, 有效抑制了高能量泵浦下,大口径钛宝石晶体中的寄生振 荡效应,在脉冲能量为

312 焦耳的钕玻璃倍频激光泵浦下, 获得 192.3 焦耳的放大输出,转换效率超过 50%. 这项重要研究进展得到国际同行学术界的高度关注, 上海光机所李儒新研究员此前应邀在第十一届环太平洋激 光与电光国际会议上发表大会报告,介绍这一重要研究成 果.李儒新表示,超强超短激光用户装置的建设已被列入 上海市建设具有全球影响力的科技创新中心的战略部署, 未来将作为上海张江综合性国家科学中心打造高度集聚的 世界级重大科技基础设施群的重要组成部分. (强场激光物理国家重点实验室供稿 ) ――2015 年11 月24 日《中国科学报》头版报道 上海光机所研制成功

5 拍瓦超强超短激光放大系统 SIOM NEWS | 本期要闻

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3 上海光机所二维半导体制备、表征及非线性光学特性研究取得多项进展 上海光机所 EUV 和X射线波段的三维阵列成像研究取得进展 上海光机所磁悬浮、光驱动转盘激光器研究取得突破 过渡金属硫化物二维纳米材料是继石墨烯后又一类重 要的二维半导体纳米材料,特别是其可见到近红外波段的 可调谐带隙特性在开发新型光电功能器件方面具有独特优 势.近期,上海光机所中科院强激光材料重点实验室王俊 研究员课题组在二维半导体材料制备、表征及非线性光学 特性研究方面取得多项进展. 针对过渡金属硫化物纳米材料在器件化过程中存在的 瓶颈之一:低成本、大尺寸二维材料的合成,研究小组(张 晓艳等)利用原位生长溶剂热技术设计合成了具有特殊形 貌的二硫化钼 (MoS2) 纳米薄膜.该溶剂热法突破传统水热 合成技术仅能得到微米级层状纳米片的局限,采用 有机 溶剂 ―― 水 体系,在多种基底如石英、硅片、光纤及曲 面上原位生长了连续的、大尺寸、形貌可控的 MoS2 薄膜. 研究表明,这种具有多级结构的 MoS2 薄膜在近红外区的 三阶非线性吸收系数远高于真空抽滤再组沉积技术得到的 MoS2 薄膜的三阶非线性吸收系数,这要归结于其独特的 层级结构. 相关论文已被 Nanoscale 杂志 (影响因子 7.394) [Nanoscale, 8, 431, (2016)] 在线出版. 二维纳米材料的结构显微分析对研究这类材料的物理 性质和器件化具有重要意义.基于此,研究小组(李源鑫) 等人提出了利用光学传输特征矩阵模拟二维层状纳米材料 光学对比度的方法,研究其与衬底和入射光波长之间的依 赖关系.利用该方法计算化学气相沉积制备的不同层数 MoS2 在白光辐照下的对比度,理论模拟与实验结果相当吻 合. 与传统的菲涅尔理论相比, 该方法更加快速简捷、 精确, 可有效的指导二维纳米材料基底和辐照光源的选择.相关 论文已被 Nanoscale 杂志 [DOI: 10.1039/C5NR06287J] 在 线出版. 研究小组(董宁宁等)还系统研究了液悬态过渡金属 硫化物二维纳米材料在纳秒脉冲激光作用下得可见 ― 近红 外宽带光限幅效应.研究表明,在近红外波段硒化物比硫 化物具有更优异的光限幅特性.基于液态分散系统,创新 提出了纳米片数密度的计算方法,建立了激光能量与散射 中心尺寸的关系,对于研究过渡金属硫系化合物中 Mie 散 射诱导的光限幅效应非常重要.相关论文发表在 Scientific Reports 杂志( 影响因子5.578)[Scientific Reports, 5, 14646]. 课题组(张赛锋等)与爱尔兰都柏林圣三一大学合 作,验证了新型二维材料黑磷的宽带超快非线性光学效 应,证实其比石墨烯具有更加优异的饱和吸收特性,预测 了层状黑磷在开发锁模和调 Q 器件上的应用潜力.论文发 表在Nature communications( 影响因子11.470) [Nature communications,6, 8563,(2015)],得到 Nanyang Technological University, Wroclaw University of Technology 等研究小组,以及 Phys.org、MIT Technology Review 等 媒体的高度评价和引用,认为该工作是对黑磷饱和吸收效 应的首次报道. 此外, 课题组2015 年发表在Photonics Research 上的特邀论文 Tunable nonlinear refractive index of two-dimensional MoS2, WS2, and MoSe2 nanosheet dispersions 入选 Photonics Research 杂志