信息来源：钱列加研究组
超短超强激光的脉冲信噪比（即主峰强度与噪声的比值）是当激光聚焦光强走向极端强场状态时的重大技术挑战，而实时、单次测量是解决信噪比问题的前提条件。之前国际上信噪比单次测量只是处于技术摸索阶段，关键指标“测量动态范围”不到106，远远达不到应用要求（>109）。基于光纤列阵探测系统、非线性互相关新构型、高保真度测量等三项美国专利技术发明，我们实现了>1010的超高动态范围测量能力【Sci. Rep. 4, 3818（2014）】，超过国际报道最好指标4个数量级。研发了1053nm和800nm两个不同波长版本的信噪比单次测量仪，分别应用于中科院/中物院上海联合实验室的高能钕玻璃拍瓦（1015W）激光系统以及中科院上海光机所强场物理国家重点实验室、北京物理所光物理重点实验室的两套钛宝石强激光系统，代表着世界范围内首批成功的工程应用。作为特种设备与强激光系统一起共同构成完备的实验运行装备，及时解决了国家重大专项工程建设的迫切需求。
时空2D互相关器的示意图说明：线聚焦的待测脉冲（T）与大光斑的干净取样脉冲（S）在BBO晶体中进行非共线和频，该非线性过程揭示了待测脉冲的2D时空信息，从而可构建2D时空互相关器。互相关信号经过成像传递，由扫描光纤阵列/光电倍增管探测系统测量和记录。
噪声是强激光的脉冲信噪比问题的核心，决定着强场物理实验的效果。最近，实验室博士后马金贵等发现强激光噪声具有时空耦合的特征，在时空噪声测量和研究方面取得了重要进展：（1）建立了时空互相关测量的全新技术能力（见上图及说明），可在时空2D大窗口内高动态范围地测量激光脉冲的噪声分布；（2）阐明了强激光噪声的一种产生机制，脉冲展宽/压缩器元件的光学质量（表面粗糙度）将引发时空噪声；（3）澄清了强场物理实验中的一个学术问题，在光束聚焦位置处的测量结果代表着真正意义上的脉冲信噪比；（4）为强激光系统提供了一个设计准则，高信噪比要求在展宽/压缩器中避免远场光学元件。该成果近期以上海交通大学物理与天文系为第一单位发表于Nature Communications【Nat. Commun. 6, 6192 (2015)】。
本工作得到了国家重点基础研究发展计划（Grant No. 2013CBA01500）和国家自然科学基金创新群体项目（Grant No.11421064）的资助。
微信公众号
