Los avances significativos en la tecnología láser ultraintensiva y ultracorta han llevado a numerosos laboratorios a desarrollar sistemas láser de mesa de clase PW como un medio para investigar las interacciones láser-materia en un régimen relativista. La tasa de repetición de los láseres de femtosegundos de clase PW es un tema importante para las aplicaciones prácticas. Y el desarrollo de láseres repetitivos de clase PW ha atraído una gran atención en los últimos años.

La instalación de láser ultrarrápido superintenso de Shanghai (SULF) es un proyecto científico a gran escala ubicado en Shanghai, Porcelana. El proyecto se lanzó y financió formalmente en 2016. La instalación de SULF consta principalmente de dos líneas de rayos láser, la línea de luz SULF-10PW operando a un disparo por minuto y la línea de luz SULF-1PW operando a una tasa de repetición de 0.1Hz. Esta instalación puede proporcionar pulsos láser repetitivos de nivel PW y nivel 10PW para la investigación científica sobre la dinámica de materiales en condiciones extremas (DMEC), física subatómica ultrarrápida (USAP), y dinámica de moléculas grandes y química extremadamente rápida (MODEC).

En la revista se informó sobre el progreso reciente en la línea de rayo láser de 1PW / 0.1Hz de SULF Ciencia e ingeniería de láser de alta potencia . La línea de luz SULF-1PW es un sistema típico de doble CPA equipado con un nuevo filtro temporal que combina las técnicas de generación de ondas de polarización cruzada (XPWG) y la amplificación paramétrica óptica de femtosegundos (OPA).

En el estudio, la línea de luz SULF-1PW generó pulsos de láser de 50.8J a 0.1Hz después del amplificador final, y la fluctuación de energía de disparo a disparo del pulso amplificado fue tan baja como 1,2% (estándar). Después de la compresión, se logró una duración de pulso de 29.6fs, que podría soportar una potencia máxima máxima de 1PW.

Beneficiándose de los pulsos de semillas de alta energía y alto contraste generados por el nuevo filtro temporal, la relación de contraste a -80ps antes de que se midiera el pulso principal era de 2,5 × 10 ^-11 en la línea de luz SULF-1PW. Después de la optimización de la dispersión angular en el compresor de rejilla, la máxima intensidad pico enfocada podría alcanzar 2.7 × 10 ¹⁹ W / cm ² incluso con un espejo parabólico fuera del eje f / 26.5.

Es más, las fluctuaciones de puntería angular horizontal y vertical en una hora se midieron en 1,89 μrad (estándar) y 2,45 μrad (estándar), respectivamente. La tasa de repetición moderada, la buena estabilidad y el alto contraste temporal hacen de la línea de luz SULF-1PW un láser impulsor deseable para las interacciones láser-materia en régimen relativista.

La línea de luz láser SULF-1PW se encuentra ahora en la fase de puesta en servicio, mientras que se han realizado experimentos preliminares de aceleración de partículas y radiación secundaria. Se produjeron repetidamente electrones cuasi-monoenergéticos de 300MeV en condiciones de láser de ~ 300 TW / 0.1Hz. Es más, la energía protónica máxima de 14 MeV también se obtuvo en condiciones de láser de ~ 400 TW / 0.1Hz.

Según el grupo de investigación SULF del Instituto de Óptica y Mecánica Fina de la Academia de Ciencias de China de Shanghai, el progreso de los experimentos preliminares y el funcionamiento diario estable del láser han demostrado la utilidad de la línea de luz SULF-1PW. El trabajo subsiguiente se centrará en la mejora adicional de la calidad espacio-temporal de su pulso. Mediante el uso de un filtro dispersivo programable acústico-óptico y un espejo deformable, se puede esperar una intensidad máxima enfocada más alta en un futuro próximo.