近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與張江實(shí)驗(yàn)室和上�？萍即髮W(xué)合作，在超強(qiáng)超短（飛秒拍瓦）激光時空耦合方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Simulating spatiotemporal dynamics of ultra-intense ultrashort lasers through imperfect grating compressors”為題發(fā)表于Optics Express。

隨著超強(qiáng)超短激光近五年實(shí)現(xiàn)10拍瓦出光，未來五年可能實(shí)現(xiàn)100拍瓦出光，脈沖寬度越來越短，光束口徑卻越來越大，因此傳統(tǒng)時空分立的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)已不再適用。超強(qiáng)超短激光的時空耦合近期引起了極大的關(guān)注，甚至決定著該類大科學(xué)裝置上物理實(shí)驗(yàn)的成敗。

超強(qiáng)超短激光的時空耦合由來已久，早期研究集中在“脈沖前沿傾斜或彎曲”這類簡單的一階時空耦合。2016年F. Quéré等人首次觀測到超強(qiáng)超短激光的復(fù)雜時空耦合【Nat. Photonics 10, 547 (2016)】。2017年本研究團(tuán)隊(duì)首次解釋了復(fù)雜時空耦合的產(chǎn)生機(jī)制，主要來源于壓縮器光柵的波前誤差，并于2018年首次模擬了超強(qiáng)超短激光的三維時空形態(tài)【Appl. Phys. Express 10, 102702 (2017)，Opt. Express 26, 8453 (2018)，第14回（2020年度）日本近藤獎】。此后，涌現(xiàn)了大量關(guān)于超強(qiáng)超短激光時空耦合的研究和測量工作。

本工作中，研究團(tuán)隊(duì)對先前提出的壓縮器時空耦合模型進(jìn)行完善：添加了兩種因素、一項(xiàng)結(jié)果、一種壓縮器結(jié)構(gòu)和一種誤差【圖1】。模擬了100拍瓦激光在近場和遠(yuǎn)場的三維時空光場【圖2】。對比了不同非完美光柵壓縮器對應(yīng)的靶上光強(qiáng)【圖3】。該工作為未來100拍瓦和艾瓦激光的工程建設(shè)與實(shí)驗(yàn)應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

圖1. 當(dāng)前工作與之前工作和未來工作的比較。

圖2. 理想壓縮器輸出的（a）近場和（b）遠(yuǎn)場三維時空光場。非完美壓縮器輸出的（c）近場和（d）遠(yuǎn)場三維時空光場。

圖3. 不同非完美壓縮器輸出的歸一化靶上光強(qiáng)

原文鏈接：https://doi.org/10.1364/OE.473439