高强度短天博体育脉冲的前沿：通过多通道细胞脉冲压缩接近单周期

多通单元mpc）

多通单元mpc），用于后压缩超短天博体育器脉冲并提高其峰值功率。mpc因其高压缩比、能量吞吐量、紧凑占地面积、降低复杂性和出色的空间-时间脉冲特性而受到重视。如今-时间脉冲特性而受到重视。如今，mpc（（（（的天博体育器系统的持续时间缩短到几十飞秒的天博体育器系统的持续时间缩短到几十飞秒的天博体育器系统的持续时间缩短到几十飞秒的天博体育器系统的持续时间缩短到几十飞秒的天博体育器系统的持续时间缩短到几十飞秒的天博体育器系统的持续时间缩短到几十飞秒的天博体育器系统的持续时间缩短到几十飞秒的天博体育器系统的持续时间缩短到几十飞秒的天博体育器系统的持续时间缩短到几十飞秒。。。以下的周期持续时间，同时保持出色的脉冲质量和竞争效率。

实验设置

图1中描绘的实验设置包括SARTRELLAUSP loa loa loa设计并容纳在真空室中的mpc sourcelab tiptoe tiptoe计量装置，以同时优化和测量压缩后天博体育。

图1。 顶部：astrella usp ti：sapphire天博体育器的mpc压缩后设置。qwp =四分之一波片。底部：tiptoe tiptoe测量的压缩后亚1.5 周期脉冲的光谱和时间特性（底部

MPC配置使用自制的数值MPC设计工具进行了优化，SPM）（SPM）最大限度地扩大光谱，同时避免天博体育失真和宽带mpc端镜的光学损坏。

• 配置：mpc的设计占地面积约为3米，具有稳定的特征模，光束直径为，4.3毫米，ROC）为1.5m。
• 光束匹配：使用一对可调球面反射镜将天博体育器模式与mpc模式相匹配，同时还可根据注入mpc之前高功率光束经历的轻微自聚焦进行调整。
• 气体介质：由于氦离子具有高电离电位和低分散性，因此选择氦作为非线性介质，以实现高强度的高光谱扩展，同时电离效应极小。
• 偏振：采用圆形偏振来进一步减轻光谱增宽过程中的电离效应，以及在注入之前在空气中经历的任何非线性。
• 镜面涂层：使用增强的银镜涂层来适应光谱扩展天博体育的近八度跨度带宽。

“我们全面的数值mpc设计工具帮助我们找到了实现尽可能高的光谱扩展所需的正确实验参数，同时保持良好的天博体育可压缩性并保持低于mpc光学元件的损伤阈值。” -该研究的主要研究者Louisdaniault博士。

结果和讨论

光谱扩展和压缩因子：通过调整mpc内部的气体压力和通道数量

图2：测量的rms 光谱带宽（蓝色）（ftl）（ftl）天博体育持续时间（红色）与mpc内部氦气压力的演变。

如图2所示

时间压缩和表征：对于6.7 MJ 的有效输入天博体育能量（考虑注入前的传输损耗），直接从MPC中测量的输出能量为4.6 MJ，产生约69％的吞吐效率，这与最终镜面反射率和通过次数一致。为了避免在mpc之后在空气中传播高峰值功率天博体育

使用一组八对双角度宽带旋光镜将采样脉冲压缩到最短持续时间，提供-640 fs2的全组延迟色散，以及用于微调残余色散的楔形对。使用sourcelab开发的tiptoe （电场时域观测干扰隧道电离）设备进行精确的时间表征，这是一种先进的诊断工具，这是一种先进的诊断工具，能够直接测量具有高时间分辨率的超短天博体育器脉冲的电场

压缩天博体育质量：tiptoe测量显示天博体育持续时间为3.8fs，非常接近傅里叶变换极限3.6fs，测得时间strehl比约为80％，表明mpc具有出色的天博体育压缩性。尽管压缩天博体育在低能量下被压缩

峰值功率增强：采样天博体育所经历的额外能量损耗导致整体压缩效率达到60％。因此，在真空下成功压缩全能量

• astrella usp峰值功率：压缩前约为0.2tw。
• 压缩峰值功率：接近1TW，表示增加了五倍。

商业化前景

这一成就的重要性不仅仅局限于实验室

“基于这一突破性进展。”

结论

该研究成功证明了ti：Sapphire天博体育器脉冲压缩后mpc的缩放，能量高达7MJ，在1kHz重复频率下达到创纪录的断裂3.8fs 最终脉冲持续时间（亚1.5光循环（）

• 高压缩效率：整体压缩效率为60％，天博体育器峰值功率可能提高五倍。
• 出色的光束质量：保留空间和时间光束质量，对于需要高聚焦强度的应用至关重要。
• 可扩展性：展示mpc对更高能量和更短天博体育持续时间的可扩展性，以及高时空天博体育保真度。，“商用高平均功率天博体育器的mpc压缩将很快导致高通量二次粒子和辐射光束的实际应用，这些光束由强烈的天博体育器等离子体相互作用产生。”

对未来研究的影响::高效可靠地生成高能短周期天博体育的能力具有重大意义：

• 强场物理学：能够研究具有高能量隔离原子秒天博体育的新非线性现象。
• 天博体育-等离子体相互作用：以高重复率促进天博体育器驱动的粒子加速，可能会影响医学疗法和材料科学。
• 光谱学和成像：提高超快光谱学和成像技术的时间分辨率，从而能够观察化学和生物学中的快速过程。

技术创新::这项工作的成功取决于两项关键创新：

• 优化mpc设计：使用先进的数值mpc设计工具，以最小的损耗优化光谱扩展和天博体育可压缩性。
• 高级天博体育表征：sourcelab采用tiptoe器件进行准确的时间天博体育表征。

确认

研究人员承认coherent Inc. 的支持推动了这一突破。数值模拟能力、实验专业知识和高级诊断工具之间的协同作用有助于实现这些结果。

参考文献

• astrella usp压缩后mpc：气体填充多通道电池中多mj ti：蓝宝石天博体育脉冲的亚2，路易斯·达尼亚特（Louis daniault）sub-2-cycle天博体育器
• tiptoe计量： 直接采样空气中的光波，Seung Beom Park，kyungseung kim wosik wosik cho cho、 sung in hwang、Igor igor iivanov，
  
  作者：路易斯·达尼亚特（Louis daniault）