高峰值功率高能量的SBS百皮秒激光技术研究

本项目提出采用SBS脉冲压缩获得一个优质的百皮秒Stokes种子脉冲和采用布里渊放大实现高峰值功率高能量的百皮秒激光脉冲输出的方法，为百皮秒量级激光脉冲的高效率高能量放大提供一条新的切实可行的技术途径。项目拟开展大口径高峰值功率高能量SBS过程的三维瞬态理论；用于高能量布里渊放大的高稳定百皮秒Stokes种子光的产生；高能量窄脉冲布里渊放大过程中高效率放大的物理机制及Stokes脉冲时间波形控制；大口径高能量激光脉冲的高效率布里渊放大等四个方面的研究。重点解决高功率高激光强度下布里渊放大过程中的非线性光学效应竞争、强信号的布里渊放大、Stokes光的时域行为特性和高能量大口径的实用性构型等关键科学技术问题，开拓高峰值功率高能量的SBS百皮秒激光新技术，解决传统激光技术难以实现百皮秒激光脉冲高效率放大的技术瓶颈。其成果将为ICF冲击点火、等离子体诊断和X射线光刻等领域提供重要的应用参考。

冲击点火已成为ICF领域的热点和前沿。冲击点火需要高能高功率的百皮秒激光脉冲，目前的技术还难以实现这样的百皮秒激光输出。.本项目针对传统激光技术无法实现百皮秒激光高效放大的难题和获得ICF冲击点火激光脉冲的重大需求，提出了百皮秒激光高效率布里渊放大技术，实现了基于神光Ⅲ装置的千焦耳百皮秒激光输出，形成了百皮秒激光高效放大新技术。.本项目重点开展了以下几个方面的研究内容：（1）瞬态布里渊放大的数值模拟，SBS脉冲压缩输出能力，高能高功率百皮秒激光SBS研究实验平台的建设；（2）高负载SBS介质的特性，布里渊放大过程中Stokes光的时间变化特性，高能量窄脉冲Stokes光布里渊放大中能量抽取效率，以及百皮秒激光高效率放大过程中Stokes种子光和抽运光的相互关系；（3）百焦耳高能钕玻璃激光系统中百皮秒激光的布里渊放大，Stokes种子光和抽运光参数在各种关系下放大后Stokes光输出波形的时间特性，布里渊放大的负载能力，以及百焦耳激光系统中等通量高强度布里渊放大的实验；（4）基于现役装置的大口径高能量百皮秒激光脉冲高效率布里渊放大技术，神光III原型装置中的实验验证。.取得了一系列创新性研究成果：（1）提出了百皮秒激光高效率布里渊放大技术，突破了百皮秒激光高增益放大关键技术难题；（2）提出了ICF冲击点火高能高功率百皮秒激光获取的新技术路线，首次在神光Ⅲ原型装置上进行了基于现役大型装置实现1300J的200ps激光脉冲输出；放大后百皮秒激光功率密度7GW/cm2，是目前国际上激光驱动器最大通量的3倍以上，突破了短脉冲激光在大型激光装置中的功率受限问题。（3）提出了有效泵浦长度控制方法和自泵浦的非聚焦结构，获得了目前最高能量的高稳定无调制的百皮秒Stokes种子；（4)突破冲击点火激光脉冲传输过程中通量限制瓶颈，提出了SRS的抑制方法。.第一次将受激布里渊散射技术应用到了大型激光装置中。这种布里渊放大技术为冲击点火方案的实现提供了新的技术路线。