近期，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物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研究員朱健強(qiáng)課題組在飛秒拍瓦激光系統(tǒng)色差補(bǔ)償研究方面取得進(jìn)展，提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全系統(tǒng)色差的動(dòng)態(tài)、精確預(yù)補(bǔ)償方案，并在SG-II 5PW飛秒激光系統(tǒng)上獲得了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。相關(guān)研究成果發(fā)表在[Optics Express 27, 12，(2019)]。
　　色差主要來(lái)源于高功率激光系統(tǒng)中的大口徑透射元件，對(duì)于飛秒拍瓦激光系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，色差會(huì)造成嚴(yán)重的時(shí)空畸變，降低終端焦點(diǎn)峰值功率密度，影響系統(tǒng)性能。利用傳統(tǒng)的色差補(bǔ)償方法盡管能在一定程度上補(bǔ)償系統(tǒng)色差，但缺乏動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能，因而難以嚴(yán)格補(bǔ)償全系統(tǒng)色差。
　　為了解決這一難題，研究小組提出了一種由正負(fù)透鏡組和反射系統(tǒng)組成共焦像傳遞系統(tǒng)的預(yù)補(bǔ)償方案實(shí)現(xiàn)對(duì)全系統(tǒng)色差的動(dòng)態(tài)、精確補(bǔ)償。該動(dòng)態(tài)預(yù)補(bǔ)償方案具有成本低、調(diào)節(jié)便捷、光束質(zhì)量好等優(yōu)勢(shì)，能夠在相對(duì)小口徑入射的情況下提供大動(dòng)態(tài)范圍的色差補(bǔ)償量?；谠摲桨?，為SG-II 5PW飛秒激光系統(tǒng)設(shè)計(jì)了色差預(yù)補(bǔ)償裝置，經(jīng)過(guò)色差補(bǔ)償后，SG-II 5PW系統(tǒng)的聚焦性能得到了顯著提升，聚焦峰值功率密度相比補(bǔ)償前提升大約20倍。研究結(jié)果表明，利用該色差動(dòng)態(tài)預(yù)補(bǔ)償方案能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高功率超短脈沖激光全系統(tǒng)色差的精確補(bǔ)償。
　　相關(guān)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院青年基金的支持。
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　　圖1 色差預(yù)補(bǔ)償方案示意圖
　　 
　　圖2 經(jīng)過(guò)色差補(bǔ)償前后終端靶點(diǎn)焦斑：補(bǔ)償前（a）、（c）；補(bǔ)償后：（b）、（d）