[发明专利]一种产生具有烧蚀预脉冲的强场脉冲装置及其实现方法

说明书

本发明公开了一种产生具有烧蚀预脉冲的强场脉冲装置及其实现方法。本发明在放大器组中的第一级放大器和第二级放大器之间插入一个激光分束装置；经第一分束镜将光分成两部分，分别作为主激光脉冲和烧蚀预脉冲，主激光脉冲的光程大于烧蚀预脉冲的光程，再经过第二放大器和压缩器，最后传输到靶区；靶区具有一个聚焦镜，由于烧蚀预脉冲与主激光脉冲同轴同向，因此该聚焦镜同时对烧蚀预脉冲和主激光脉冲聚焦，焦点位置相同，不需要解决烧蚀预脉冲与主激光脉冲的重叠问题；本发明提供具有烧蚀预脉冲的强场激光脉冲，烧蚀预脉冲与主激光脉冲延迟可控，位于前面的烧蚀预脉冲脉宽可调；能够为激光打靶提供多功能光源，且成本低、工作量小、容易操作。

技术领域

本发明涉及激光技术，具体涉及一种产生具有烧蚀预脉冲的强场脉冲装置及其实现方法。

背景技术

自啁啾激光脉冲放大(CPA)提出后，激光器的峰值功率飞跃发展，激光脉冲峰值功率可达数PW(10¹⁵W)，激光光强可达10²²W/cm2。这类强场激光被广泛应用于激光等离子相互作用中。根据激光等离子体相互作用的需求，目前越来越多的应用

常见的CPA系统如图1所示，一个振荡器产生超短脉冲(脉冲宽度通常为皮秒或飞秒量级)作为种子源，经过展宽器对脉冲进行时间展宽后获得长脉冲(脉宽长度几十皮秒到纳秒量级，具体展宽后的脉宽长度取决于最终需要放大的能量)，利用放大器组对已经展宽的长脉冲进行能量放大获得高能量脉冲，高能量的激光脉冲最后通过压缩器将脉冲的时间尺度压缩到最小(回到种子源的脉宽量级)从而获得高峰值功率的强场激光脉冲。高峰值功率的强场激光传输到靶上与靶相互作用。

通过CPA技术获得的强场激光脉冲通常在一个周期内只具有1个脉冲，比如重复频率为1Hz的激光，1s内仅有1个脉冲。但是现在越来越多的应用需要在主激光脉冲前ns到ps时间范围内有一个光强在10¹²W/cm²的烧蚀预脉冲提前与靶相互作用产生预等离子体，随后的主激光脉冲在预等离子体中得到整形，再进一步与靶相互作用。

如图2所示，现有技术主要是在压缩后的激光中，利用小反射镜1将大口径的激光反射部分作为烧蚀预脉冲，该烧蚀预脉冲的脉冲宽度通常不可控，而且烧蚀预脉冲与主激光脉冲分别采用聚焦镜2不同轴地聚焦到靶3上，两套聚焦系统不仅增加成本，而且增加工作量，同时还需要将聚焦后的微米量级尺寸的烧蚀预脉冲与聚焦后的微米量级的激光主激光脉冲在靶点上空间重合，难度较大。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种产生具有烧蚀预脉冲的强场脉冲装置及其实现方法。

本发明的一个目的在于提出一种产生具有烧蚀预脉冲的强场脉冲装置。

CPA系统依次包括种子源、展宽器、放大器组和压缩器；其中，放大器组包括前级放大器组、扩束系统、第一级放大器和第二级放大器，前级放大器组包含m个放大器，m为≥0的自然数；种子源经过展宽器对脉冲进行时间展宽后获得长激光脉冲；再进入放大器组，依次经过前级放大器组和扩束系统后，经第一级放大器放大能量，再进入第二级放大器放大能量，获得高能量激光脉冲；高能量激光脉冲最后通过压缩器将脉冲的时间尺度压缩到最小，从而获得高峰值功率的强场激光脉冲，输到靶区进行打靶。