研究目的
探讨新型加速器方案对激光驱动器的要求,研究新兴技术,并为第一代等离子体加速器引入一个可行的激光驱动器概念。
研究成果
第一代高质量激光等离子体加速器设计正在快速发展,需要具有高平均功率和稳定性的新型超短脉冲激光驱动源?;陬驯κ南低晨赡芪呒肚刺峁┒唐诮饩龇桨?,而更高重复频率的方案将依赖于更高效的直接二极管泵浦固态啁啾脉冲放大激光技术。
研究不足
主要限制包括:目前缺乏在高重复频率下同时具备千瓦级平均功率和拍瓦级峰值功率的激光系统、高平均功率运行中的热管理难题,以及为更高重复频率系统进一步研发二极管泵浦源和放大器设计的必要性。
该论文探讨了多种激光技术及其在新颖加速器方案中的适用性,包括钛宝石(Ti:Sapphire)、基于镱的系统(Yb-based systems)、铥钇锂氟(Tm:YLF)、钕玻璃(Nd:glass)以及光学参量啁啾脉冲放大(OPCPA)。文中概述了每种技术在效率、可扩展性以及高平均功率和高重复频率运行性能方面的优缺点。
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Ti:Sapphire
Used as a gain medium in lasers for its broad gain bandwidth, allowing for the amplification of a few tens of fs pulses.
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Yb:YAG
Used as a gain medium in lasers for its direct pumping capability by semiconductor lasers and low quantum defect.
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Tm:YLF
Used as a gain medium in lasers for its long upper-state lifetime and efficiency at high rep-rates.
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Nd:glass
Used as a gain medium in lasers for its suitability for the generation and amplification of pulses in the 100 fs time range.
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OPCPA
Used for the amplification of high peak power pulses based on parametric light amplification in nonlinear optical crystals.
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