Kürzlich hat das Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Zusammenarbeit mit dem Zhangjiang Laboratory Fortschritte bei der Entwicklung eines Prototypsystems gemacht, das auf der Wide-Angle Non-Collinear Optical Parametric Chirped Pulse Amplification (WNOPCPA)-Technologie basiert.
Die Entwicklung ultra-intensiver und ultra-Laseranlagen hat bisher von den Technologien Chirped Pulse Amplification (CPA) und Optical Parametric Chirped Pulse Amplification (OPCPA) profitiert. Derzeit basieren weit verbreitete Pikosekunden-Petawatt-Laser hauptsächlich auf der CPA-Technologie mit Neodymglas als Verstärkungsmedium, während Femtosekunden-Petawatt-Laser auf der CPA-Technologie mit Titan-dotiertem Saphir als Verstärkungsmedium basieren. International basieren die im Bau befindlichen Femtosekunden-100-Petawatt-Laser alle auf der OPCPA-Technologie mit DKDP als nichtlinearem Kristall. Allerdings mangelt es an unterstützenden Technologien für die zukünftige Entwicklung von Tausend-Petawatt (Exawatt)-Lasern.
Um die Herausforderungen der zukünftigen Entwicklung von Exawatt-Lasern anzugehen, hat das Forschungsteam seit 2019 eine technische Lösung für die nächste Generation der ultra-intensiven und ultra-kurzen Laser-Wide-Angle Non-Collinear Optical Parametric Chirped Pulse Amplification (WNOPCPA)-Technologie vorgeschlagen und iterativ fertiggestellt. Derzeit baut das Team einen WNOPCPA-Prototyp zur Validierung des technischen Weges, der der zukünftigen Entwicklung und dem Bau von Exawatt-Lasern dient.
Das Forschungsteam hat erfolgreich eine ultrabreitbandige Seed-Quelle mit einer Bandbreite von 500 nm (von 700 nm bis 1.200 nm) entwickelt. Der Antriebslaser ist ein industrieller Femtosekunden-Yb:YAG-Laser mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von 4 nm. Mithilfe der Dünnscheiben-Komprimierungstechnologie und der optischen parametrischen Verstärkungstechnologie erweiterte das Team die Bandbreite auf eine volle Breite von 500 nm, erreichte eine relativ flache Spektralausgabe und lieferte eine Ausgangsquelle für den Bau des WNOPCPA-Prototyps.
Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in Optics Letters veröffentlicht. Die Studie wurde unter anderem vom National Key Research and Development Program of China und der National Natural Science Foundation of China unterstützt.