等离子体镜提高超短脉冲激光对比度研究

摘要

脉冲激光的对比度是超高功率激光器光束质量的性能指标之一，具有高对比度的脉冲激光是研究激光与物质相互作用的重要条件。足够高的激光对比度可以保证在主脉冲到达之前，避免预脉冲在待作用的靶面上形成明显的预等离子体。因此,在保证高强度的前提下提高脉冲激光的对比度成为研究激光与等离子体相互作用的关键技术之一。 本论文用等离子体镜的方法，来提高超高功率、超短脉冲激光的对比度。利用集居数—传导(Population-propagation)模型模拟了波长800nm、脉宽30fs的激光脉冲以S偏振态入射到熔石英表面时，镜面反射率随入射激光功率密度的变化关系。模拟结果显示，当功率密度密度低于1015W/cm2时，反射率低于1％。当能量密度超过1015W/cm2时，反射率开始随功率密度的增大而上升，当能量密度达到3×1015W/cm2时，反射率达到最大，接近70％。 采用SILEX超短脉冲激光系统开展了等离子体镜提高超短脉冲激光对比度的原理性实验，系统输出波长为800nm、脉宽30fs、单脉冲能量高达670mJ的激光脉冲入射到镀有减反膜的熔石英基片上，发现当功率密度为2.58×1015W/cm2时，反射率最大，达到53.6％。利用光电管和示波器测量了反射激光脉冲的对比度，对比度提高了80.3。该工作为今后进一步开展等离子体镜提高超短脉冲激光对比度研究奠定了基础。