【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】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)室針對(duì)高功率激光裝置納秒窗口脈沖信噪比測(cè)量中探測(cè)器易損傷和動(dòng)態(tài)范圍有限的難題，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于激光成絲的新型測(cè)量方法，為相關(guān)測(cè)試提供了新的技術(shù)方案。相關(guān)成果以“Enhanced nanosecond-scale pulse contrast measurement for petawatt-class lasers based on laser filamentation.”為題發(fā)表在Optics and Lasers in Engineering上。
 

　　脈沖信噪比是評(píng)價(jià)拍瓦級(jí)激光系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，納秒窗口的噪聲對(duì)高能激光實(shí)驗(yàn)結(jié)果也具有不利影響。然而，傳統(tǒng)基于光電二極管的測(cè)量方法容易受到主脈沖損傷，導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確性和動(dòng)態(tài)范圍受限，亟需更為可靠的測(cè)量手段。
 

　　針對(duì)上述問題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種基于水中激光成絲效應(yīng)的納秒窗口脈沖信噪比測(cè)量方法。該方法利用激光與介質(zhì)相互作用產(chǎn)生的非線性光學(xué)衰減，有效保護(hù)了光電二極管，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)40倍的主脈沖衰減，而對(duì)低強(qiáng)度預(yù)脈沖無影響。系統(tǒng)表現(xiàn)出優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，光電二極管多次激光照射后仍能保持較高靈敏度，同時(shí)團(tuán)隊(duì)還搭建了高精度的信噪比測(cè)試校準(zhǔn)平臺(tái)，校準(zhǔn)時(shí)間窗口可達(dá)-10ns。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)在神光II皮秒拍瓦激光系統(tǒng)中開展了脈沖信噪比測(cè)量，測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到109。研究發(fā)現(xiàn)，不同光路配置下脈沖信噪比存在明顯差異，測(cè)量結(jié)果與理論預(yù)測(cè)及商用三階掃描互相關(guān)儀測(cè)量結(jié)果高度一致。進(jìn)一步提升入射能量有望將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展至1010，為高功率激光裝置的高信噪比脈沖診斷提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
 

　　相關(guān)工作得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)以及國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。
 

圖1基于非線性光學(xué)衰減效應(yīng)的納秒窗口脈沖信噪比測(cè)量光路示意圖
 

　　圖2 神光II 皮秒拍瓦激光系統(tǒng)中的脈沖信噪比測(cè)量結(jié)果：(a)納秒窗口脈沖信噪比測(cè)量(b)使用三階掃描互相關(guān)器的亞納秒窗口脈沖信噪比測(cè)量結(jié)果。