近期，中國科學院上海光學精密機械研究所在超短脈沖激光時空特性調控提升研究方面取得新進展。高功率激光物理聯合實驗室朱健強團隊與以色列耶路撒冷希伯來大學教授Arie Zigler合作，提出一種新型重頻超短脈沖激光時空信噪比提升技術——等離子體透鏡時空濾波技術，并對該技術的提升效果進行了實驗驗證。相關成果于4月15日發表于《光學快報》(Optics Letters)。
高功率超短脈沖激光已日益成為各類研究領域的重要工具。其中信噪比是超短脈沖激光的重要特性之一，信噪比較差的脈沖具有較強的前沿噪聲，會導致靶上預等離子產生，破壞激光與物質相互作用過程。因此超短脈沖的信噪比性能提升至關重要。
該項研究中，研究人員將等離子體光學與空間濾波器相結合，研發了一種可以在重復頻率下使用的時空等離子體光學器件，即等離子體透鏡時空濾波器（spatiotemporal plasma-lens filter, STPLF）。STPLF可以增強超短脈沖時間信噪比的同時優化激光光束近場質量，提高空間信噪比。實驗結果表明，在1Hz重復頻率短脈沖激光條件下，等離子體透鏡時空濾波器能夠實現高達80%的激光通過效率，不僅消除了預脈沖和噪聲基底，還使主脈沖上升沿更加陡峭，信噪比提高了兩個數量級，光束近場質量也得到了改善。該技術為提升重頻超短脈沖激光時空信噪比特性提供了一種新方案。
相關工作得到中科院國際大科學計劃培育專項、國際伙伴計劃、國際人才計劃、中科院先導專項A類子課題和上海市揚帆計劃等的支持。
圖1 等離子體透鏡時空濾波器原理圖
圖2 等離子體透鏡時空濾波器信噪比提升實驗效果
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