中科院上海光機所強場激光物理國家重點實驗室最近在拍瓦（千萬億瓦,PW）超強超短激光研究方面取得重要進展。拍瓦超強超短激光能在實驗室內(nèi)創(chuàng)造出前所未有的超強電磁場、超高能量密度和超快時間尺度綜合性極端物理條件，在激光加速、激光聚變、阿秒科學、天體物理、核物理、高能物理、原子分子物理、核醫(yī)學等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用價值，是國際激光科技競爭前沿之一。國際上多個國家提出了大型超強超短激光裝置研究計劃，其中，Extreme Light Infrastructure （ELI）計劃被歐盟納入其大科學裝置發(fā)展路線圖，目標是發(fā)展200PW級超強超短激光裝置，并計劃于2017年建成10PW超強超短激光用戶裝置，開創(chuàng)激光與物質(zhì)相互作用研究與應(yīng)用的新時代。英國和法國也正在開展10PW超強超短激光裝置的研制工作。美、俄、日本等國也紛紛提出了各自的200PW級超強超短激光裝置研究計劃。 

上海光機所強場激光物理國家重點實驗室基于在超強超短激光領(lǐng)域二十余年的研究積累與技術(shù)基礎(chǔ)，正在研制10PW級超強超短激光裝置。該裝置以高對比度啁啾脈沖放大鏈和光學參量啁啾脈沖終端放大器相結(jié)合的混合放大器方案為總體技術(shù)路線，利用了啁啾脈        沖放大技術(shù)（CPA）的高穩(wěn)定性和高轉(zhuǎn)換效率，以及光學參量啁啾脈沖放大技術(shù)（OPCPA）的無橫向寄生振蕩、無熱效應(yīng)、B積分小等優(yōu)點，充分發(fā)揮CPA和OPCPA兩種激光放大技術(shù)的優(yōu)勢，2013年首次在實驗上驗證了CPA/OPCPA混合放大器方案[Optics Letters 38,4837,(2013)],實現(xiàn)0.61PW激光脈沖輸出，2014年10月又進一步將輸出能力升級到1PW。這是目前國際上基于OPCPA放大器獲得的最高激光脈沖能量和最高峰值功率，驗證了CPA/OPCPA混合放大器作為10PW級超強超短激光裝置總體技術(shù)路線的可行性。 

      該激光裝置主要包括基于鈦寶石晶體的800nm波段寬帶高信噪比CPA放大鏈、基于三硼酸鋰（LBO）晶體的OPCPA終端放大器和激光脈沖壓縮器等幾個模塊。高信噪比CPA前端采用交叉偏振波脈沖凈化（XPW）技術(shù)，將激光脈沖的信噪比提高到10-11量級，經(jīng)CPA多通放大到數(shù)焦耳量級后，注入到終端OPCPA放大器中，采用口徑為100mm×100mm的LBO晶體和非共線相位匹配模式，在脈沖能量為169J的時空近平頂分布的釹玻璃倍頻激光泵浦下，通過優(yōu)化泵浦光和信號光的注入條件，最終獲得45.3J的放大輸出，轉(zhuǎn)換效率接近27%，放大光譜全寬約80nm，壓縮脈寬為32.0fs，壓縮后單脈沖能量32.6J，對應(yīng)峰值功率1.0PW。該結(jié)果表明基于LBO的OPCPA放大器能夠在800nm附近、大口徑、高通量下實現(xiàn)寬帶、高轉(zhuǎn)換效率的放大，為基于CPA/OPCPA混合放大技術(shù)路線的10PW超強超短激光裝置的研制奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。 

圖1. OPCPA主放大器輸出隨泵浦能量的變化曲線

圖2.壓縮后激光脈沖波形