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上海光机所知识创新工程试点工作简报

（第六十六期）

2002年6月13日

上海光机所小型化OPCPA超强超短激光开拓研究
取得重大突破，总体水平位居世界首位

   上海光机所强光光学重点实验室，经过两年多艰苦努力，2001年年底在光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）全新原理的实验验证及小型化OPCPA超强超短激光系统的集成开拓研究中，取得重大突破，获得了国际上OPCPA激光研究中输出功率最高（1.46TW）且脉冲宽度最短（155fs）的世界领先总体结果。2002年3月，该系统的输出功率又进一步提高到了3.6TW的国际同类研究新的最高水平。
   基于啁啾脉冲放大（CPA）和光学参量放大（OPA）相结合的OPCPA是近年国际上正在积极探索开拓的持续创新发展超强超短激光的全新原理，其目标是为创立更强更快强场超快极端物理条件提供全新方法。这项研究不仅是国际激光高科技领域的最新前沿，而且也能为我国有关战略高技术的开拓创新提供全新实验手段。国际上以往同类实验都是在很低泵浦条件下进行的，大能量、高功率泵浦条件下的高难度原理实验研究几近空白。强光光学实验室学术带头人徐至展院士高瞻远瞩，前几年就迅速布置并主持开展了该项研究。本项研究得到了国家科技部与中国科学院的重点支持，是国家九七三计划项目与中科院知识创新工程重大项目的重点研究内容。
   目前国际上少数著名实验室，如英国卢瑟福实验室（RAL）、美国劳伦斯里弗莫尔国家实验室（LLNL）以及日本大阪大学激光工程研究所（ILE）等正在竞相开展同类探索研究。强光光学重点实验室在OPCPA的原理验证和基于OPCPA的台式化超强超短激光系统的理论和实验研究中，取得了系统的基础研究成果并发展了一系列创新技术，如脉宽连续可调的再生放大、小型化强激光泵浦源的研制及其脉冲的整形、信号光与泵浦光的精确同步、高效率光学参量放大及高保真脉冲展宽与压缩等关键技术，并采用了与国际同类研究不同的更先进的独特新方案，在单元技术的总体集成方面取得了重大创新性进展，从而取得了突破性的研究成果，获得了国际上高量级泵浦OPCPA研究中峰值输出功率最高且脉冲宽度最短的世界领先总体结果。
   上述系统性的研究进展迅速得到了国际同行科学家的高度重视与承认。该研究组的有关OPCPA的基础性研究，在取得本项重大突破性成果之前，就得到国际学术界的高度重视，例如：
   2001年一年内就先后被邀在美国、日本、加拿大举行的三次重要国际学术会议上 (The 14th Annual Meeting of the IEEE Lasers & Electro-optics Society；The 4th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics；International Symposium on Ultrafast Intense Laser Science) 作特邀报告，其中被邀在美国举行的IEEE/LEOS年会上作特邀报告是由国际著名非线性光学领域科学家、中国科学院外籍院士沈元壤先生特别推荐的。
   2001年9月，在本项目获得0.1TW的OPCPA输出功率的阶段性进展时，就被国际激光与光电子学领域最权威的学术会议─国际激光与电光会议(Conference on Lasers and Electro-Optics,简称为 CLEO；该序列会议为每年举行一次的国际激光与光电子学领域最为权威，也是规模最大、影响最大的国际学术会议)接受为口头报告。
   2002年3月，该研究组关于报道OPCPA研究突破性成果的论文迅速被国际上代表光学与激光研究领域最高水平的美国著名期刊Optics Letters录用并即将发表，这是迄今为止我国第一篇发表在该杂志上的关于高功率激光系统研究结果的论文。
   2002年4月，该研究组报道OPCPA 3.6TW/155fs输出的论文又被CLEO/2002会议接受为Post Deadline(专门报道特别重要的最新进展) 的论文。
   2002年4月底，在韩国召开的第四届飞秒激光研讨会上，该组科研人员在会议的特邀报告中发表了这一成果，从事同类研究的日本大阪大学激光工程研究所的阪部周二教授称本项研究成果是“一项激动人心的研究结果”。
   2002年5月，著名的英国卢瑟福实验室OPCPA激光科学家I. N. Ross博士在获悉本项目所取得的突破性进展后特致信祝贺该研究组取得的好结果。
   特别是，2002年5月19至24日在美国加州刚刚举行的CLEO /2002会议上,俄罗斯科学院应用物理研究所科学家在大会报告中总结了全世界OPCPA研究的进展和最新现状，引用并列出了英国卢瑟福实验室、美国劳伦斯里弗莫尔国家实验室、日本大阪大学激光工程研究所、俄罗斯应用物理研究所和中国上海光机所报道的OPCPA研究最新结果。上海光机所取得的研究成果在总体指标上为世界第一。这是我国历史上高功率激光或强激光系统研究的总体水平第一次在国际上取得领先地位，是一项重大的突破性科技成就。
   另外，本项研究已在国内外重要学术刊物上发表了一批学术论文，共申请或被授权了10项专利，其中发明专利6项。

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