近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光元件技術與工程部在時域電場低色散振蕩寬帶反射鏡方面取得新進展。相關成果以“time-domain dynamic electric field distribution of low-oscillation sculptured structure dispersive mirrors”為題，發(fā)表于applied surface science。
拍瓦級超強激光器是目前世界上已知的具有最高光強的激光器,為人類提供了前所未有的極端實驗條件。隨著激光輸出能量的提高和輸出脈寬的變窄,人們對激光薄膜的要求也逐漸提高。寬帶反射鏡是超強超短激光裝置中數(shù)量最多且最關鍵的元器件之一，其性能直接制約了高功率脈沖激光的輸出。在百拍瓦超強超短激光系統(tǒng)中，激光脈沖的光譜帶寬超過200nm，對于寬帶高閾值反射鏡是一項挑戰(zhàn)。
研究人員對具有240nm帶寬的低色散振蕩反射鏡(low-oscillation dispersive mirrors, lodm)的抗損傷性能展開了研究。在駐波場強度是布拉格反射鏡的4.5倍的條件下，lodm的損傷閾值仍與布拉格反射鏡相當。傳統(tǒng)的駐波場分析可以解釋布拉格反射鏡等簡單薄膜系統(tǒng)的損傷行為。然而，對于如lodms這類更為復雜的膜系結構，脈沖在膜層內部的傳播時間小于脈沖持續(xù)時間，實際電場分布將隨時間動態(tài)變化。此外，入射脈沖通常是具有寬光譜的超快脈沖，因此駐波場分布也不再準確。
研究人員提出了時域動態(tài)電場的分析模型。從瞬態(tài)電場時空演化的角度分析了lodm中脈沖的傳輸過程，彌補了傳統(tǒng)駐波場模型在解釋超快薄膜損傷方面的局限性。分析結果表明，由于寬光譜的作用以及不同頻率之間電場形成的時間差，色散鏡深處的實際電場強度會小于駐波場強度。該模型有望為后續(xù)設計和制備更高閾值的寬帶反射鏡提供新的設計思路。
相關工作得到了中意政府間國際科技創(chuàng)新合作重點項目、國家自然科學基金委、中國科學院青年創(chuàng)新促進會的支持。
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