近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部在時域電場低色散振蕩寬帶反射鏡方面取得新進展。相關(guān)成果以“time-domain dynamic electric field distribution of low-oscillation sculptured structure dispersive mirrors”為題，發(fā)表于applied surface science。

拍瓦級超強激光器是目前世界上已知的具有最高光強的激光器,為人類提供了前所未有的極端實驗條件。隨著激光輸出能量的提高和輸出脈寬的變窄,人們對激光薄膜的要求也逐漸提高。寬帶反射鏡是超強超短激光裝置中數(shù)量最多且最關(guān)鍵的元器件之一，其性能直接制約了高功率脈沖激光的輸出。在百拍瓦超強超短激光系統(tǒng)中，激光脈沖的光譜帶寬超過200nm，對于寬帶高閾值反射鏡是一項挑戰(zhàn)。

研究人員對具有240nm帶寬的低色散振蕩反射鏡(low-oscillation dispersive mirrors, lodm)的抗損傷性能展開了研究。在駐波場強度是布拉格反射鏡的4.5倍的條件下，lodm的損傷閾值仍與布拉格反射鏡相當。傳統(tǒng)的駐波場分析可以解釋布拉格反射鏡等簡單薄膜系統(tǒng)的損傷行為。然而，對于如lodms這類更為復雜的膜系結(jié)構(gòu)，脈沖在膜層內(nèi)部的傳播時間小于脈沖持續(xù)時間，實際電場分布將隨時間動態(tài)變化。此外，入射脈沖通常是具有寬光譜的超快脈沖，因此駐波場分布也不再準確。

研究人員提出了時域動態(tài)電場的分析模型。從瞬態(tài)電場時空演化的角度分析了lodm中脈沖的傳輸過程，彌補了傳統(tǒng)駐波場模型在解釋超快薄膜損傷方面的局限性。分析結(jié)果表明，由于寬光譜的作用以及不同頻率之間電場形成的時間差，色散鏡深處的實際電場強度會小于駐波場強度。該模型有望為后續(xù)設(shè)計和制備更高閾值的寬帶反射鏡提供新的設(shè)計思路。

相關(guān)工作得到了中意政府間國際科技創(chuàng)新合作重點項目、國家自然科學基金委、中國科學院青年創(chuàng)新促進會的支持。