【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部在時(shí)域電場(chǎng)低色散振蕩寬帶反射鏡方面取得新進(jìn)展。相關(guān)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(jí)超強(qiáng)激光器是目前世界上已知的具有最高光強(qiáng)的激光器,為人類(lèi)提供了前所未有的極端實(shí)驗(yàn)條件。隨著激光輸出能量的提高和輸出脈寬的變窄,人們對(duì)激光薄膜的要求也逐漸提高。寬帶反射鏡是超強(qiáng)超短激光裝置中數(shù)量最多且最關(guān)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(qiáng)超短激光系統(tǒng)中，激光脈沖的光譜帶寬超過(guò)200nm，對(duì)于寬帶高閾值反射鏡是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
 

　　研究人員對(duì)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(kāi)了研究。在駐波場(chǎng)強(qiáng)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(dāng)。傳統(tǒng)的駐波場(chǎng)分析可以解釋布拉格反射鏡等簡(jiǎn)單薄膜系統(tǒng)的損傷行為。然而，對(duì)于如LODMs這類(lèi)更為復(fù)雜的膜系結(jié)構(gòu)，脈沖在膜層內(nèi)部的傳播時(shí)間小于脈沖持續(xù)時(shí)間，實(shí)際電場(chǎng)分布將隨時(shí)間動(dòng)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(chǎng)分布也不再準(zhǔn)確。
 

　　研究人員提出了時(shí)域動(dòng)態(tài)電場(chǎng)的分析模型。從瞬態(tài)電場(chǎng)時(shí)空演化的角度分析了LODM中脈沖的傳輸過(guò)程，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)駐波場(chǎng)模型在解釋超快薄膜損傷方面的局限性。分析結(jié)果表明，由于寬光譜的作用以及不同頻率之間電場(chǎng)形成的時(shí)間差，色散鏡深處的實(shí)際電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)小于駐波場(chǎng)強(qiáng)度。該模型有望為后續(xù)設(shè)計(jì)和制備更高閾值的寬帶反射鏡提供新的設(shè)計(jì)思路。
 

　　相關(guān)工作得到了中意政府間國(guó)際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。
 

　　圖1 (a) 雕塑結(jié)構(gòu)低振蕩色散鏡800nm中心波長(zhǎng)處的時(shí)域動(dòng)態(tài)電場(chǎng); (b) 多波長(zhǎng)疊加后的雕塑結(jié)構(gòu)低振蕩色散鏡時(shí)域動(dòng)態(tài)電場(chǎng)；(c)布拉格反射鏡800nm中心波長(zhǎng)處的時(shí)域動(dòng)態(tài)電場(chǎng)；(d) 多波長(zhǎng)疊加后的雕塑結(jié)構(gòu)低振蕩色散鏡時(shí)域動(dòng)態(tài)電場(chǎng)局部放大圖。