Gần đây, một nhóm nghiên cứu chung gồm Nhà nghiên cứu cộng tác Meizhi Sun tại Phòng thí nghiệm chung về Vật lý laser công suất cao, Viện nghiên cứu cơ khí và độ chính xác quang học Thượng Hải, Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc (SIPMR) và Nhà nghiên cứu cộng tác Xiaoniu Tu tại Viện công nghệ silicat Thượng Hải, Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc (SISTR), đã đề xuất một cấu hình mới cho XOPA (Khuếch đại tham số quang học nội hốc Cross-Farper), đã được chứng minh bằng một cuộc trình diễn thử nghiệm dựa trên mặt trước của thiết bị laser SG-II 5PW. Kết quả đã được công bố trên Laser Photonics Reviews với tiêu đề "Khuếch đại tham số quang học trong các hốc Crossed Fabry-Perot".
Khuếch đại tham số quang học (OPA) và khuếch đại tham số quang học xung Chirped (OPCPA) là những tuyến công nghệ quan trọng nhất cho các hệ thống laser công suất cao và là tuyến công nghệ chính thống cho các hệ thống laser công suất hàng chục đến hàng trăm megawatt trong tương lai. Sự phát triển của lĩnh vực này đặt ra các yêu cầu toàn diện về công nghệ khuếch đại laser về hiệu suất, năng lượng, băng thông, độ lợi, chất lượng chùm tia, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu và khả năng định hình.
Hình 1 Sơ đồ cấu hình XOPA
Nhóm nghiên cứu đặt tinh thể phi tuyến tính bên trong khoang cross-farper, hạn chế ánh sáng tín hiệu và ánh sáng bơm để thực hiện truyền dẫn nhiều lần và chuyển đổi năng lượng, loại bỏ ánh sáng nhàn rỗi theo từng giai đoạn và ngăn chặn sự hồi lưu năng lượng ba sóng trộn lẫn, để thực hiện việc trích xuất đơn điệu năng lượng của ánh sáng tín hiệu thành ánh sáng bơm. Thực nghiệm sử dụng tinh thể YCOB do Viện nghiên cứu Silicat Thượng Hải cung cấp, hiệu suất chuyển đổi ánh sáng tín hiệu băng tần 800nm thành ánh sáng bơm là 56,28%, độ rộng phổ là công suất đầu ra 120nm; ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã thiết kế chiều dài khoang không bằng nhau của khoang Fapper đôi, để đạt được ánh sáng tín hiệu xung chirped có độ khuếch đại và định hình độ tương phản cao. Nghiên cứu này cho thấy cấu hình XOPA có khả năng định hình trong miền thời gian, không gian và tần số theo tiền đề là hiệu suất chuyển đổi cao và có thể áp dụng phổ biến cho tất cả các băng tần và tất cả các tinh thể phi tuyến tính để khuếch đại tham số quang học phi cộng tuyến, có ý nghĩa to lớn trong việc cải thiện hiệu suất toàn diện của các hệ thống laser công suất cao.
Hình 2. Mô phỏng lý thuyết và kết quả thực nghiệm của (a) sự tiến hóa phổ và (b) hiệu suất chuyển đổi của quá trình khuếch đại 7-pass của XOP
