[00805285]基于受激布里渊散射的大能量短脉冲激光技术及应用

成果属于激光技术领域。 激光被称为20世纪的四项重大发明之一，大能量皮秒级短脉冲激光以其高的峰值功率，在前沿科技研究、精密制造、医美医疗、军事国防等领域有着重要的应用。以美国、德国和法国为代表的发达国家在该领域处于技术垄断地位，中国每年有大量的高端激光器需要依赖进口，在交易过程中，国际厂商具有绝对的价格话语权。对于皮秒级短脉冲激光而言，高效率、高光束质量、稳定可靠的激光放大是实现大能量激光输出的关键，也是其价格高企的主要因素。究其原因，是利用传统的激光放大技术对大能量短脉冲激光进行放大时，短脉冲引起的低放大效率、高峰值功率引起的非线性光学损耗和光学损伤风险、强泵浦引起的热沉积和光学畸变等一系列问题，造成大能量皮秒短脉冲激光器技术实现难度大，结构异常复杂、成本高昂。 该项目在多年研究成果的基础上提出了受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering，SBS)高功率激光技术，解决了大能量短脉冲激光高效率放大等多项关键技术难题，在多个方面取得了重要突破，完成了国家重大专项、国家自然科学基金重点项目、863高技术重点项目等多项国家级重要课题，在中国工程物理研究院、哈尔滨工业大学(威海)、中科院上海光机所等多家科研机构和企业实现了技术应用。 主要的发明点和应用包括： (1)提出了基于受激布里渊散射的大能量皮秒级短脉冲激光技术，通过开展大能量长脉冲的SBS脉宽压缩技术研究，阐明了高效率、高脉宽压缩比、高脉冲对比度的SBS皮秒级短脉冲激光机理，实现了一种不同于传统激光放大的大能量短脉冲激光新方法，首创了基于SBS脉宽压缩的大能量皮秒级激光装置。 (2)提出了基于SBS能量转移的高能量高功率百皮秒激光技术新方案，在中国现役大型装置上实现了千焦耳百皮秒激光输出的实验验证，获得了国际上最高强度的百皮秒激光输出，是国际上激光驱动器最大通量的3倍以上，突破了短脉冲在大型激光驱动器中的功率受限问题，也是第一次将SBS技术应用到了大型激光装置中。 (3)提出了基于非聚焦自泵浦SBS脉宽压缩效应的大能量皮秒级短脉冲激光技术，解决了压缩脉冲的尾部调制问题，提高了激光输出脉冲对比度，获得了最高能量的高稳定无调制的百皮秒Stokes激光，利用该项技术实现了首台套国产化的SBS百皮秒激光美容仪，打破了国际厂商在最先进的百皮秒激光美容仪器领域的技术垄断，部分性能指标领先于国际同类型仪器。 (4)提出了受激布里渊散射的窄线宽短脉冲光纤激光技术，实现了该技术在高空间分辨率分布式布里渊光纤传感领域的应用，开发了技术领先的光纤传感分析仪，为国家多项重大基础工程的安全建设提供了有力保障。 在项目执行的2010-2016期间，发表SCI论文53篇，EI论文6篇，获得授权中国发明专利29项，获得授权实用新型专利3项。