Optimization of a multi-TW few-cycle 1.7-$μ$m source based on Type-I BBO dual-chirped optical parametric amplification
提出了一种用于产生超快强红外（IR）脉冲的双啁啾光参量放大（DC-OPA）方案。通过采用总能量为0.77 J的钛宝石泵浦激光器和I型BBO晶体，使用优化的DC-OPA，中心波长为1.7 $μ$ m的红外脉冲能量超过0.1 J。通过调整注入种子光谱和棱镜对压缩器，使总输出量超过70%，将1.7- $μ$ m脉冲压缩到31 fs，峰值功率达到2.3 TW。在BBO Ⅰ型DC-OPA的基础上，我们提出了一种新的OPA方案，称为$dual~pump$ DC-OPA，用于产生双周期的高能红外脉冲。
2020-03-03 physics.optics
1720nm-1800nm tunable chirped pulse amplification based on thulium-doped fiber
本文提出基于单模掺铥光纤的1720–1800 nm可调谐CPA系统，在22.7 MHz下输出300–500 fs脉冲，功率为126–294 mW，可服务于生物医学成像与中红外产生。
2023-12-11 physics.optics
Nonlinear terahertz-wave radiation generated by mid-infrared dual-chirped optical parametric amplification femtosecond pulse laser excitation
我们证明了一个有效的程序太赫兹波辐射产生的非线性波长转换方法，使用中红外泵浦源。采用3.3 μm双啁啾光参量放大光源和1.5 μm光纤激光器进行了能量转换效率的比较。实验中使用了非线性无机和有机晶体，对于极化的锂酸盐晶体，3.3 μm和1.5 μm光源的效率分别为1.3*10^-4和5.6*10^-12。我们证实了非线性晶体可以通过使用中红外光源以太瓦/厘米^2级泵浦，这减少了一些不期望的非线性光学效应。
2021-02-17 physics.app-ph physics.optics
Femtosecond-Terawatt Hard X Ray Pulse Generation with Chirped Pulse Amplification on a Free Electron Laser
高强度激光的发展开辟了强场物理的领域，并导致了广泛的技术应用。最近的X射线激光源和光学器件的发展使得在X射线波长处获得极高的强度和亮度成为可能。本文提出了一种硬X射线自由电子激光啁啾脉冲放大的系统设计。数值模拟结果表明，利用该方法可以连续产生峰值功率超过1 TW、亮度超过$4\times10^{35}~$ s $^{-1}$ mm $^{-2}$ mrad $^{-2}$ 0.1\%banddith $^{-1}$的近变换极限单飞秒硬X射线激光脉冲.实现这样的光束质量是必不可少的强场X射线物理和非线性X射线光学现象建立系统和定量的理解。
2022-11-07 physics.acc-ph physics.optics
Femtosecond soliton amplification in nonlinear dispersive traps and soliton dispersion management
研究了非线性脉冲在变参数光纤中的传输特性。利用放大光纤中形成的色散陷阱捕获飞秒色孤子在频域的运动，可以积累额外的能量，并显著缩短孤子脉冲宽度。研究了啁啾孤子脉冲在色散管理系统中的非线性动力学行为。所开发的方法确实提供了一种系统的方法来产生具有变系数的非线性薛定谔方程（NSE）的啁啾孤子解的无限“海洋”。
2000-02-15 physics.optics
1 kW, 10 mJ, 120 fs coherently combined fiber CPA laser system
提出了一种基于16个掺镱棒型放大器相干合成的超快光纤啁啾脉冲放大激光系统。它在1 kW平均功率和120 fs脉冲持续时间下产生10 mJ的脉冲能量。部分氦气保护，两级啁啾脉冲放大光栅压缩器的实施，以保持接近衍射极限的光束质量，通过避免在空气中的非线性吸收。
2021-03-09 physics.optics
Advances in dual-chirped optical parametric amplification
本文综述双啁啾光参量放大（DC-OPA）方法在高能中红外（MIR）激光器研发中的进展，实现太瓦级多周期/单周期MIR激光器，用于高次谐波产生（HHG）等应用，并展示多太瓦亚周期及高平均功率MIR单周期DC-OPA的研发成果。
2025-04-13 physics.app-ph physics.optics
Frequency-domain nonlinear optics in two-dimensionally patterned quasi-phase-matching media
超短激光脉冲的放大和操纵方面的进展导致了几个领域的革命。例子包括用于产生高峰值功率激光器的啁啾脉冲放大、功率可缩放放大技术、通过调制空间分散的激光脉冲的脉冲整形以及在准相位匹配的非线性晶体中有效混频以访问新的光谱区域。在这项工作中，我们介绍和展示了一个新的平台，非线性光学，有可能将所有这些单独的功能（脉冲放大，频率转移，脉冲整形）到一个单一的单片器件。此外，我们的方法同时提供了解决方案的性能限制的问题，在常规使用的技术，并支持缩放的功率和带宽的激光源。该方法是基于二维图案化的准相位匹配光栅相结合的光学参数的相互作用，涉及空间分散的激光脉冲。我们的原理实验证明了这种新的范例，通过中红外光参量啁啾脉冲放大的几个周期的脉冲。
2015-09-21 physics.optics
High contrast few-cycle frontend with hybrid amplification for petawatt-class lasers
本文提出一种混合飞秒光学参量与负啁啾钛宝石放大架构，实现10毫焦级高对比度少周期种子源，支持拍瓦级激光器，输出13毫焦、14.4飞秒脉冲，对比度超10^12。
2025-08-08 physics.optics
Coherent chirped pulse laser network in Mickelson phase conjugating configuration
分析了大型光纤放大器阵列的非线性锁相机理。结果表明，双通道光纤放大器阵列的迈克尔逊相位共轭结构比单通道光纤阵列的马赫-曾德尔结构具有明显的优越性。无论同步光纤放大器的数量是多少，迈克尔逊相位共轭干涉仪都能很好地补偿相位活塞误差，并实现后向放大光纤光束在进/出分束器上的准直。在这两种配置中，由于增益饱和而导致的拉伸脉冲包络的非线性变换能够使包络内啁啾的位置随机化，从而可能降低输出分束器处的干涉图案的可见性。$sech$形式的时间包络由于在增益介质中的指数前兆和自相似传播而具有某些固有的优点。在深度增益饱和区，高斯包络被显著压缩，并且脉冲包络内的频率啁啾位置更加变形。
2014-03-01 nlin.PS physics.optics
Suppression of Kerr-Induced Satellites in Multi-Pulse CPA
针对THz多脉冲CPA中克尔非线性导致的时域卫星峰与畸变问题，结合实验与数值模拟提出优化脉冲串参数及调制技术的抑制方案。
2024-07-03 physics.optics
Direct Frequency-Mode-Stable Laser Amplification at Terahertz Burst Rates
针对高能量频率稳定脉冲猝发放大中的时间调制难题，提出基于主振荡器再生放大器的可扩展CPA方法，实现THz猝发内重复频率下的稳定窄模式放大。
2023-07-14 physics.optics
Bandwidth enhancement for parametric amplifiers operated in chirped multi-beam mode
本文讨论了利用参量放大的可调谐性，在多焦耳光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）系统中可以实现的带宽增强。特别是，我们考虑一对单通放大器的基础上磷酸二氘钾（DKDP），泵浦的二次谐波的钕玻璃和调谐放大相邻区域的信号光谱。我们表明，带宽增强高达50%是可能的，在两种配置中;在第一种情况下，两个放大器之一是在其非共线的宽带限制附近操作;为了允许有效的重组和再压缩的传出信号，这种配置需要滤波和相位操纵的放大脉冲的频谱尾部。在第二种情况下，可以简单地通过光谱滤波来实现有效的复合：在这种配置中，放大器的参数（脉冲、晶体取向和晶体长度）的优化不遵循非共线OPCPA的配方。
2008-06-27 physics.acc-ph physics.optics
Carrier-envelope offset stable, coherently combined ytterbium-doped fiber CPA delivering 1 kW of average power
提出了一种载波包络偏移（CEO）稳定的掺镱光纤啁啾脉冲放大系统，该系统采用相干合成技术，在80 MHz的脉冲重复率下输出大于1 kW的平均功率。该系统的CEO稳定性为220 mrad rms，其特征在于在10 Hz至20 MHz的频率偏移范围内使用f至2f干涉仪进行环外测量。高功率放大系统将CEO稳定振荡器的平均功率提高了5个数量级，而相位噪声仅增加了100 mrad。没有发现相干合成导致CEO噪声恶化的证据，啁啾脉冲放大器的低频CEO波动被慢环反馈抑制。据我们所知，这是第一次演示相干组合激光系统，同时提供出色的平均功率和高CEO稳定性。
2022-02-15 physics.optics
Low noise all-fiber amplification of a coherent supercontinuum at 2 μm and its limits imposed by polarization noise
本文报道了一个全正常色散超连续光脉冲在钍/钬共掺啁啾全光纤脉冲放大系统中的放大。该系统在1800-2100 nm范围内具有超过300 nm的-20 dB带宽，可直接从输出光纤输出峰值功率超过70 kW的高质量66 fs脉冲。掺杂光纤整个发射带宽的相干播种和硅酸盐玻璃全正常色散光子晶体光纤中超连续谱产生动力学的稳定性导致放大的超短脉冲的优良噪声特性。
2019-10-29 physics.optics
Amplification of arbitrary frequency chirps of pulsed light on nanosecond timescales
本文提出一种纳秒尺度780 nm频率啁啾脉冲放大系统，结合光纤相位调制器、半导体与锥形放大器及任意波形驱动，实现超过3 GHz/10 ns啁啾速率和1 W以上峰值功率。
2021-10-27 physics.atom-ph physics.optics
CEP-Controlled Molecular Dissociation by Ultrashort Chirped Laser Pulses
我们证明和表征了载波包络相位（CEP）控制的超短啁啾场是一种有效的和强大的机制来修改分子氢的解离动力学。不同的解离途径被共同诱导，它们的干扰对动能释放谱有贡献。Chirping能够有效地操纵不同解离途径的干扰。我们证明了啁啾与CEP依赖性、解离以及定向电子定位之间的线性关系。
2019-07-01 physics.atom-ph physics.optics
43 W, 1.55 μm and 12.5 W, 3.1 μm dual-beam, sub-10 cycle, 100 kHz optical parametric chirped pulse amplifier
介绍了一种用于强场阿秒物理和软X射线瞬态吸收实验的100 kHz光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA）。该系统采用非共线的砷酸钛氧钾（KTA）助推器OPCPA，由240 W，1.1 ps Yb：YAG晶体板啁啾脉冲激光放大器泵浦。两个光学同步的红外输出光束同时可用：430 μJ，51 fs，载波包络相位（CEP）稳定光束在1.55 μm和角色散补偿，125 μJ，73 fs光束在3.1 μm。
2018-06-29 physics.ins-det physics.optics
Time delay signature elimination of chaos in a semiconductor laser by dispersive feedback from a chirped FBG
对啁啾光纤布拉格光栅（CFBG）色散光反馈下半导体激光器的时间延迟特性进行了实验和数值研究。与反射镜不同的是，光纤布拉格光栅提供了由色散引起的额外的频率相关延迟，从而诱导出具有不规则模式间隔的外腔模式，而不是由反射镜反馈诱导的固定模式间隔。与镜像反馈相比，CFBG反馈可以大大抑制甚至消除TDS，但随着反馈量的增加，它也会导致类似的准周期混沌路径。在实验中，采用色散为2000 ps/nm的CFBG，与镜反馈相比，TDS降低了90%，约为0.04。此外，数值和实验结果表明，TDS的演变是完全不同的：TDS下降更快地下降到一个较低的平台（甚至自相关函数的背景噪声水平），永远不会再次上升。这种演化趋势也不同于FBG反馈的演化趋势，即TDS随着反馈强度的增加先减小到最小值，然后再增加。此外，CFBG反馈没有滤波效应，并且不需要对反馈光进行放大。
2017-02-17 physics.optics
Exawatt-Zettawatt Pulse Generation and Applications
提出了一种将啁啾脉冲放大（CPA）、光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）和等离子体后向拉曼放大压缩（BRA）三种基本压缩技术有机结合的放大方法。它被称为C3级联转换压缩。它能够以良好的效率将千焦到兆焦的纳秒激光脉冲压缩成飞秒脉冲，以产生艾瓦和超过峰值的功率。在未来，C3可以用于大型设施，如国家点火设施（NIF）或激光兆焦耳（LMJ），并开辟了zettawatt级脉冲的道路。光束将聚焦到具有f#1的波长光斑尺寸。非常小的光束尺寸，即几厘米，以及低激光重复率激光系统将使廉价，精密，一次性光学器件的使用成为可能。由此产生的强度将接近施温格值，从而为基础物理学开辟了新的可能性。
2011-08-10 physics.optics physics.plasm-ph
Pulse contrast enhancement via non-collinear sum-frequency generation with the signal and idler of an optical parametric amplifier
提出了一种利用光参量放大器的信号光和闲频光产生非共线和频，将高强度激光系统的时间对比度提高$>$ 8个数量级的方法。我们证明了这种技术的有效性清洁脉冲从毫焦耳级啁啾脉冲放大系统提供$>$ 10 $^{12}$强度对比度相对于所有的预脉冲和放大的自发发射$>$ 5 ps之前的主脉冲。输出在我们的设施的一个典型的用户实验的时间尺度上保持100级的能量稳定性，突出了该方法的可靠性和运行效率。在时间净化之后，脉冲在时间上被拉伸，然后播种两个多通、基于Ti：hire的放大器。再压缩后，1 J，40 fs（25 TW）的激光脉冲在主脉冲之前保持10 $^{10}$的强度对比度$>$ 30 ps。该技术是能量可缩放的，并且适合于为TW或PW级啁啾脉冲放大激光系统制备种子脉冲。
2019-05-29 physics.optics
Ho:YLF amplifier with Ti:Sapphire frontend for pumping mid-infrared optical parametric amplifier
本文报道了一台Ho：YLF啁啾脉冲放大（CPA）激光器，用于以1 kHz重复频率泵浦长波红外光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA）。利用钛宝石激光器作为前级，在双啁啾光参量放大器（DC-OPA）中产生了5 μJ的2051 nm种子脉冲，并将其放大到28 mJ，脉宽为6.8ps。该方案为双色（800 nm和8 μm）高次谐波产生提供了潜在的驱动器，并增加了keV X射线光子通量。
2020-04-27 physics.optics
Comprehensive Numerical Modelling of a Low-Gain Optical Parametric Amplifier as a Front-End Contrast Enhancement Unit
本文提出了一个用于预测二次谐波产生光参量放大系统的完整性能的综合模型，该系统旨在提高激光脉冲的时间对比度。该模型同时考虑了系统中的所有主要参数，如群速度失配，光束发散度，光谱内容，泵浦损耗和非线性晶体的长度。我们监测的输入脉冲的初始参数的影响和两个相关的非线性过程的相互依存关系的系统的性能，并显示其最佳配置。讨论了初始光束发散角对脉冲光谱和时间特性的影响。此外，我们表明，使用一个晶体略长于最佳长度，并引入小的延迟之间的种子和泵，确保最大的效率和补偿的光谱漂移的情况下，啁啾输入脉冲的光参量放大级。作为一个例子，计算了亚皮秒带宽变换限制脉冲和啁啾脉冲在β硼酸钡晶体中的传播。
2016-01-21 physics.optics
Doppler Pulse Amplification
针对啁啾脉冲放大（CPA）存在的增益窄化限制脉冲时长的问题，提出基于时空调制界面多普勒频移的多普勒脉冲放大（DoPA）方法，可缓解增益窄化且系统更紧凑，为高效高强度激光系统提供新路径。
2025-07-31 physics.optics
Pulsed single-photon spectrometer by frequency-to-time mapping using chirped fiber Bragg gratings
提出了一种基于频时映射、色散群延迟色散（GDD）和精确时间分辨单光子计数的光纤集成光谱仪。啁啾光纤布拉格光栅提供低损耗GDD，将输入脉冲的频率分布映射到输出脉冲的时间包络上。使用快速单光子计数模块的时间分辨检测能够监测825 nm至835 nm的波长范围，在55 pm分辨率下（24 GHz，830 nm）具有几乎均匀的效率。为了证明这种技术的多功能性，预示着单光子的光谱干涉和光子对源的联合光谱强度分布进行了测量。这种单光子级光谱测量的方法提供了一种在可见光和近红外波长实现时频量子光学应用的途径，其中必须同时监测多个光谱通道。
2017-07-29 physics.optics quant-ph
Mid-infrared pulse generation via achromatic quasi-phase-matched OPCPA
提出了一种基于消色差准相位匹配的中红外光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）新方法。我们的中红外OPCPA系统是基于共线非周期极化锂酸盐（APPLN）前置放大器和非共线PPLN功率放大器。闲频输出具有以3.4 $μ$ m为中心的800 nm带宽。压缩后，我们得到的脉冲宽度为44.2 fs和脉冲能量为21.8 $μ$ J，重复频率为50 kHz。我们解释了我们使用的非共线QPM放大方案的广泛适用性，包括当与非周期性QPM光栅结合时，它如何能够在单个器件中实现倍频程跨越OPCPA。
2014-06-13 physics.optics
Generation of 3 mJ, 44 fs, 2.5 micrometer pulses from a single-stage Cr2+:ZnSe amplifier
能够通过高次谐波产生在水窗（282至533 eV）中产生阿秒X射线脉冲的激光器通常基于由飞秒或皮秒激光器泵浦的低效的多级光学参量放大器或光学参量啁啾脉冲放大器。在这里，我们报告了一种基于传统啁啾脉冲放大的非常高效的单放大级激光器，能够产生3 mJ、近变换限制的44 fs（<6个周期）、以2.5微米为中心的1 kHz脉冲。68 GW的峰值功率是该波长有史以来达到的最高值。为了充分压缩激光脉冲，我们的系统内置在氮气箱中。我们的系统采用水冷掺铬硒化锌（Cr 2+：ZnSe）作为增益介质，并由商业纳秒掺钬钇铝石榴石（Ho：YAG）激光器泵浦。
2019-10-15 physics.app-ph physics.optics
Instantaneous Frequency representation used for CPA laser simulation
我们提出了一种新的直观的图形方法，其特征在于由一个大的时间带宽积的拉伸脉冲的非线性效应的模拟。例如，它允许精确确定CPA（啁啾脉冲放大）激光链中发生的效应，例如通过非线性克尔效应产生的预脉冲。该方法不限于一阶色散，并且可以处理所生成的预脉冲的所有结果失真。
2021-08-26 physics.optics
Femtosecond pulse amplification on a chip
本研究在CMOS兼容光子芯片上实现了飞秒脉冲的超过50倍放大，达到800 W峰值功率和116 fs脉宽，比先前片上源高2-3个数量级，为芯片集成飞秒技术开辟了新途径。
2024-08-19 physics.optics
Towards High-Energy Few-Cycle Optical Vortices with Minimized Topological Charge Dispersion
本文提出利用OPCPA的固有特性，在特定条件下将拓扑荷从高能窄带泵浦脉冲干净转移至宽带闲频光，从而生成具有极低拓扑荷色散的高能少周期光学涡旋。
2023-10-28 physics.optics
Laser pulse compression by a density gradient plasma for exawatt to zettawatt lasers
我们提出了一种新的方法，用于激光脉冲压缩，利用空间变化的分散的等离子体羽密度梯度。该方案可用于大功率激光器的压缩。一个长的，负频率啁啾，激光脉冲反射过密等离子体的等离子体斜坡。当密度纵向增加时，激光脉冲前部的高频光子比低频光子传播得更深，脉冲以类似于压缩啁啾镜的方式被压缩。使用一维（1-D）粒子细胞（PIC）模拟代码的原理证明模拟演示了2.35 ps激光脉冲压缩到10.3 fs，压缩比为225。由于等离子体是鲁棒的并且对高强度有抵抗力，与啁啾脉冲放大（CPA）技术[1]中的光栅不同，该方法可以用作压缩器以达到艾瓦或泽瓦峰值功率激光器。
2022-08-18 physics.optics physics.plasm-ph
Optical Parametric Amplification of Mid-Infrared Few-Cycle Pulses
研究了钛宝石泵浦的I型$β$ -硼酸钡晶体中载波包络相位稳定的几周期（$<10$ fs）中红外脉冲的光参量放大。实验测量表明，当泵浦光能量为2.3mJ，持续时间为30 fs，中心波长为800 nm时，倍频程跨越谱（$1.1-2.4$ $μ$ m）的$\times3.5$放大因子（从100 $μ$ J到350 $μ$ J）对应于$11\%$的能量提取效率。数值模拟结果表明，在直径为25 mm、厚度为1.5mm的BBO晶体中，当泵浦能量为30 mJ、脉宽为30 fs时，可以实现能量放大到4.25mJ、脉宽压缩到7.3fs。
2019-09-25 physics.optics
Generation of entangled 3D localized quantum wave-packets via optical parametric amplification
在近轴和慢变包络近似的框架内，参照正常色散介质或真空，电磁场被给出为非色散和非衍射波包（即X波）的连续量子叠加。在光参量放大中，纠缠态是以（近似）相同速度传播的基元激发对。
2004-03-25 physics.optics quant-ph
Ionization waves of arbitrary velocity driven by a flying focus
一个啁啾激光脉冲聚焦的彩色透镜表现出一个动态的，或“飞行”的焦点，其中的峰值强度的轨迹从群速度。在介质中，飞行的焦点可以触发沿着这个轨迹的电离前沿。通过调节啁啾，可以使电离前沿沿光轴以任意速度行进。我们提出的分析计算和模拟描述的飞行焦点脉冲的传播，其强度分布的自相似形式，和电离波的形成。控制电离波的速度并结合减轻等离子体折射的能力有可能推进几种基于激光的应用，包括拉曼放大、光子加速、高次谐波产生和THz产生。
2017-12-20 physics.optics
On-chip amplification-free fCEO detection and broadband SCG in parabolically width-modulated TFLN waveguides
提出抛物线宽度调制 TFLN 波导，利用宽带超连续谱与 f-2f 自参考，首次实现无任何光/电放大的片上 fCEO 检测，并取得最高 SNR。
2025-08-30 physics.optics
Post-compression of high energy terawatt-level femtosecond pulses and application to high order harmonic generation
我们进行了后压缩的高能量脉冲通过使用光场电离的低压氦气在引导几何。我们将这种方法应用到基于TW啁啾脉冲放大的钛宝石激光链中，并表明光谱展宽可以通过输入脉冲能量和气体压力来控制。在优化的条件下，我们直接在真空下产生10 fs的TW级脉冲，并表现出高稳定性的后压缩脉冲宽度。这些高能量后压缩脉冲此后用于在松散聚焦几何结构中执行高谐波产生。在Single Shot的基础上对XUV光束进行了空间和光谱表征，并观察到了结构化的连续XUV光谱。
2015-02-27 physics.optics
Pulse propagation in a medium optically dressed by a phase-modulated field
研究了脉冲在EIT介质中的传播，控制场具有周期性变化的相位（啁啾）。基于数值计算和近似的方法忽略吸收和非绝热效应，它示出的透明性发生探测脉冲具有足够窄的包络线和适当合适的啁啾。对于其他啁啾脉冲的光谱沿样品的演变进行了研究。使用投影方法，可以将脉冲分为介质透明的部分和介质不透明的其余部分。
2016-01-22 physics.optics quant-ph
2.6mJ/100Hz CEP stable near-single-cycle 4μm laser based on OPCPA and hollow-core-fiber compression
提出了一种基于光参量啁啾脉冲放大和空芯光纤压缩的近单周期载波包络相位稳定的中红外激光器。采用KTA结构的OPCPA，在100 Hz重复频率下输出能量为11.8mJ的4 μm激光脉冲，经双光栅压缩器压缩到105 fs，压缩效率超过50%。随后，脉冲光谱展宽采用氪气填充空芯光纤（HCF）。在此基础上，利用CaF 2块体材料将脉冲宽度进一步压缩到21.5fs，能量为2.6mJ，稳定度为0.9%RMS，约为4 μm激光脉冲的1.6个周期。采用CEP稳定的4 μm OPA注入，获得了CEP稳定的近单周期4 μm激光脉冲，其输出功率约为370 mrad。
2017-12-20 physics.optics
Spectral Peak Recovery in Parametrically Amplified THz-Repetition-Rate Bursts
针对飞秒脉冲串放大中光谱峰值抑制与窄带激发需求的矛盾，本文提出将光谱置乱的安全CPA与参量频率转换器结合，自动恢复微焦耳能量脉冲串的光谱峰值结构和窄线宽，为可控光谱选择性的高能超快激光源奠定基础。
2023-05-25 physics.optics
Compact laser-driven plasma X-ray source for time-resolved diffraction, spectroscopy, and imaging experiments at ELI Beamlines
本文报道了ELI Beamlines设施中kHz激光驱动Cu等离子体X射线源的实验特性，对比了两种不同驱动激光下的源参数，并展示了高达10^{12} Kα光子/4π/s的光子通量及其在超快X射线衍射和光谱学中的实验平台。
2025-01-07 physics.optics
Relativistic near-single-cycle optics at 1 kHz
我们提出了一种激光源，提供波形控制的1.5周期脉冲，可以聚焦到相对论强度在1 kHz的重复率。这些脉冲是由高时间对比度的亚25fs脉冲的非线性压缩产生的，该脉冲来自kHz Ti：Sapphire双啁啾脉冲放大器，在拉伸的柔性中空光纤压缩器中按比例缩放以获得高峰值功率。通过首次观测相对论电子在激光尾场加速中的载波包络相位效应，证明了这种光源的独特能力。
2019-07-02 physics.optics physics.plasm-ph
Spatio-temporal structure of a Petawatt femtosecond laser beam
在过去的几十年里，适用于超快激光器的光学计量的发展在这些光源的发展中发挥了关键作用。测量技术提供了完整的$E$领域的超短激光束在时间和空间正在发展。然而，到目前为止，它们还没有被应用于最强大的超短激光器，通过将啁啾脉冲放大方案推到目前的技术极限，达到了拍瓦的范围。这种情况使人们对它们的实际性能产生了怀疑，特别是对它们在焦点上可以达到的峰值强度。在这篇文章中，我们提出了第一个完整的时空特性的PetaWatt飞秒激光器在全强度，BELLA激光器，使用两个最近开发的独立的测量技术。我们的结果表明，通过适当的优化，CPA技术仍然适用于这些极端尺度，即，它并不固有地受到时空耦合的限制。我们还展示了这些测量如何为此类激光系统的物理和操作机制提供前所未有的见解。
2019-03-08 physics.optics
High peak-power 2.1-μm femtosecond Holmium amplifier at 100 kHz
本文报道了一种基于掺钬CALGO材料的2.1-μm飞秒激光放大器，结合CPA方案与Herriott型多通池非线性压缩，实现了525 MW峰值功率和100 kHz重复频率的97-fs脉冲，填补了该波段高功率激光技术的空白。
2025-02-14 physics.optics
One-stage hollow-core fiber-based compression of Yb:KGW lasers to the single-cycle regime
本文针对Yb:KGW放大器集成阿秒计量与光谱学的需求，提出单级充氖空心光纤光谱展宽+啁啾镜压缩方案，实现880nm处1.1周期单周期脉冲，通过同色阿秒条纹表征并精确控制载波包络相位，为Yb:KGW技术生成单周期脉冲提供简化路径。
2025-04-16 physics.optics
Gaussian and sinc shaped few-cycle pulse driven ultrafast coherent population transfer in lambda- like atomic systems
我们提出了一种简单的方案来实现有效和快速的相干布居转移（CPT），利用非线性啁啾高斯形状的几个周期的激光脉冲或非啁啾正弦形状的几个周期的激光脉冲。所提出的方案被证明是相当强大的对激光参数的变化，如时间脉冲宽度，啁啾率，载波包络相位和拉比频率。我们发现，与所谓的受激拉曼绝热通过（STIRAP）技术相比，我们的计划完全人口转移与几个周期的高斯形状的激光脉冲需要更少的脉冲面积。
2012-01-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A Survey of Spatio-Temporal Couplings throughout High-Power Ultrashort Lasers
宽带光束的时空耦合研究是超短激光系统优化和应用的关键课题。这就要求对STC进行准确的测量。然而，直到最近，这种完整的时空或空间光谱表征才成为可能，并且到目前为止，它主要是在实验发生的激光系统的输出处实现的。在这次调查中，我们首次提出了STC测量在不同阶段的高功率超短激光系统的集合，所有的啁啾脉冲放大（CPA）技术的基础上，但有非常不同的输出特性。该测量活动揭示了各种来源的时空效应，并促使在整个CPA激光链以及更广泛类型的超快激光系统中扩展使用STC表征。通过这种方式，不仅可以获得有关潜在缺陷的知识，还可以获得有关先进超短激光系统的基本动力学和操作机制的知识。
2021-09-26 physics.optics
Efficient and scalable scheme for overcoming the pulse energy bottleneck of single-cycle laser sources
提出先进双啁啾光学参量放大方案，采用两种非线性晶体克服单周期中红外激光脉冲能量瓶颈，实验实现53 mJ输出和6 TW峰值功率，为单周期MIR脉冲最高值，并有望应用于多TW亚周期脉冲。
2023-06-07 physics.app-ph physics.optics
Enabling pulse compression and proton acceleration in a modular ICF driver for nuclear and particle physics applications
在集体激光-等离子体相互作用中存在有效的离子加速机制，这为结合惯性约束核聚变和中子源项目开发高能物理设施提供了可能性。在本文中，我们表明，脉冲压缩的要求，使操作这些加速机制不属于与目前的高重复率ICF驱动器的技术相矛盾。特别是，我们明确地讨论了一种解决方案，利用光学参量啁啾脉冲放大和激光器的内在模块性，旨在ICF。
2005-12-07 hep-ex physics.acc-ph physics.optics
Design, Optimization, and Blackbox Optimization of Laser Systems
本文提出模块化端到端CPA+NLO激光系统仿真软件，可解析时空电磁场与关键物理量，并通过LCLS-II案例验证其逆向工程、优化和逆向设计能力。
2023-04-20 physics.optics
Towards high power broad-band OPCPA at 3000 nm
中红外（MIR）波长范围内的高能飞秒激光脉冲对于从强场物理到选择性泵浦和探测凝聚态和分子振动中的低能激发的广泛应用是必不可少的。本文报道了一种四级光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA），该放大器产生中心波长为3000 nm的超短脉冲，每脉冲能量为430 $μ$ J，带宽为490 nm。在800 nm处的四个OPCPA级和在1030 nm处的泵浦线同步地种子的钛：蓝宝石振荡器的宽带发射。第一级使用非共线配置放大BBO中的800 nm脉冲。第二阶段将波长转换为1560 nm，使用BBO中的差频产生，共线几何形状。第三级在KTA中非共线地放大该闲频。最后，第四级在LiIO $_3$中以共线配置产生3000 nm辐射，这是由于该晶体提供的宽放大带宽。我们通过蓝宝石传输将这些脉冲压缩到65 fs。在所有阶段中的各个非线性过程的定量计算验证了我们的OPCPA架构在最小吸收损耗下接近最佳效率地操作，这表明该特定设计非常适合在多kHz重复率下操作高平均功率。
2019-12-13 physics.optics
Resolving ultrahigh-contrast ultrashort pulses with single-shot cross-correlator at the photon noise limit
在强激光强场物理实验中，激光脉冲峰值与噪声基底之间的时间对比度的单次诊断至关重要。这允许快速优化脉冲对比度，并与每个脉冲的理论进行有意义的比较，它可以帮助清洁激光等离子体相互作用的新结果。到目前为止，高达~10^10的高对比度，目前的拍瓦（PW）级激光器所需的，已在生成和单次拍摄表征。然而，计划中的200-PW激光器所需的10^13的对比度对强激光技术提出了挑战，并且仍然是一个悬而未决的问题。本文报道了第一次演示这样一个超高对比度的测量，采用单次互相关（SSCC）。我们介绍了一种超快的方法，使确定SSCC的检测限。我们的策略模仿测试激光具有已知的时间到空间映射的测量框架中的对比度。最终的对比度测量极限为10^13，这对应于SSCC损伤阈值设置的最高脉冲强度和单光子探测设置的最低噪声基座。因此，在检测中观察到光子噪声，并且随着噪声基座的减小而增加。在光子噪声极限的测量能力被施加到一个高对比度的激光系统的基础上的二次谐波产生和光学参量啁啾脉冲放大，建议访问的高对比度脉冲。
2021-02-25 physics.optics
Compact 200 kHz HHG source driven by a few-cycle OPCPA
提出了一种基于高重复频率、少周期、近红外（NIR）、载波包络相位稳定的光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA）的高效率高次谐波产生（HHG）技术，在200 kHz重复频率下获得了6 fs、9μJ的脉冲能量。在氪气中，当驱动脉冲能量小于3μJ时，从近红外到极紫外（XUV）辐射脉冲能量的转换效率达到~10^{-6}量级。这是通过优化OPCPA以获得空间和时间上干净的脉冲以及通过专门设计的高压气体目标来实现的。在未来，高效率的HHG源将有利于高重复率双色（NIR-XUV）泵浦探测实验，其中来自激光器的可用脉冲能量必须经济地分布在泵浦和探测脉冲之间。
2019-01-11 physics.atom-ph physics.optics
Broadband ultraviolet-visible frequency combs from cascaded high-harmonic generation in quasi-phase-matched waveguides
高次谐波产生（HHG）提供短波长光，可用于精密光谱学和探测超快动力学。我们报道了在相位稳定的$\leq$ 12 nJ，100 fs脉冲驱动下，在3 $μ$ m，100 MHz重复率下，在啁啾周期性极化的锂酸盐波导中有效地产生了高达9阶（333 nm）的相位相干谐波。观察到高达10%的中红外到紫外-可见光的转换效率，其中基波到所有谐波的总转换率为23%。尽管存在复杂的高度非线性过程，我们还是验证了谐波频率梳的相干性。数值模拟的基础上，一个单一的宽带包络方程与二次非线性的转换效率在大约1个数量级的范围内的实验参数的估计。从这个比较中，我们确定了一个无量纲参数捕捉三波混频和群速度走离的谐波，管理级联HHG物理之间的竞争。这些结果可以为一系列不同平台中的级联HHG提供信息。
2021-02-13 physics.atom-ph physics.optics
Dispersive Properties of Plasma Diffraction Gratings: Towards Plasma-Based Laser Pulse Compression
Stanford University（斯坦福大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
研究通过实验测量等离子体传输光栅的角色散、角带宽和衍射角，证实其色散和衍射特性与光学理论一致，为等离子体光栅压缩器设计提供可能方案，指向皮瓦至艾瓦峰值功率紧凑激光器的发展路径。
2026-04-29 physics.optics physics.plasm-ph
