Phasics波前传感器的应用案例（一）SID4在超快超强激光的前沿应用

PhasICs的波前传感器凭借其很好的精度和的适用性，已成为全球超快、超强激光设施中的关键诊断工具。以下是一些近期应用实例，展示了SID4系列波前传感器在国际前沿科研中的应用场景及其对高能激光系统优化的贡献：

一

SID4在超快超强激光的前沿应用

1.1 对研究过程中因热效应引起的波前畸变分析-中国科学院上海光学精密机械研究所和中国科学院大学材料科学与光电工程中心

图1 多程激光放大系统

中国科学院上海光学精密机械研究所和中国科学院大学材料科学与光电工程中心的研发团队选择了Phasics SID4波前传感器，对研究过程中因热效应引起的波前畸变进行了高精度、多维度的测量和分项分析。SID4为团队深入了解热致畸变的成因、影响因素及具体分布特征提供了强有力的数据支撑，从而有效推动了激光系统性能优化与热管理改进的研究进程。

图2. 由热效应引起的波前畸变图(SID4图像)

高能量、高重复频率的固体激光系统近年来受到关注。在中国的神光SG装置和美国的国家点火装置（NIF）中，预放大模块通常是焦耳级的固体激光放大装置。上海光机所和中国科学院大学材料科学与光电工程中心的科研人员提出了采用Nd与K9玻璃端面键合结构的二极管端面泵浦激光放大器，实现了焦耳级放大、高光效及高能量提取效率。在9.02J泵浦下，通过十二程放大技术，输出能量达1.17 J（1 Hz，1053 nm），光-光转换效率13.01%，有效能量提取效率44.23%。K9玻璃的高热导率有效缓解了热致波前畸变问题，使整体波前畸变较未键合结构降低了14.29%，展现了键合结构在热管理优化中的优势。

1.2 对高功率激光系统进行优化-韩国光州科学技术学院

韩国光州科学技术学院（GIST）基础科学研究所和相对论激光科学中心采用PhasICs SID4 HR波前传感器对高功率激光系统进行优化。

图3：激光驱动电子加速与太赫兹辐射示意图

该团队发表在Nature的文章中，探讨了利用激光尾波场加速（LWFA）产生高能太赫兹辐射，尤其是在使用氮气作为目标气体时表现尤为显著。通过引入Phasics SID4 HR波前传感器，研究团队精确测量出太赫兹辐射生成过程中的等离子体波前信息，优化电子加速和辐射输出。

Phasics产品能够帮助科学家更好地理解并控制等离子体加速过程中的光束特性，提升实验的精度和效率。

图4 a) 从Lanex 1获取的电子电荷 b) 从Lanex 2获取的电子峰值能量 c) 使用太赫兹热释电探测器（PED）测量的信号，均在不同的焦点位置（x轴）和气体背压（y轴）下测量。目标气体为100%氦气、97%氦气和3%氮气的混合物，以及100%氮气。d) 电子电荷（红线）、峰值能量（蓝线）和太赫兹信号（黑线）随压力变化。黑色星号代表图2中选定的数据。在a中，黑色条纹表示由于强电磁脉冲（EMP）未获取100%氮气数据

1.3 为激光系统提供高精度的波前检测-美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室

美国Lawrence Livermore国家实验室NIF项目正在进行的精密诊断系统升级中，Phasics SID4-HR波前传感器作为关键组件，正在为激光系统的波前检测提供前所未有的精度，支持先进激光系统的重调试和性能优化。

图5 通过拼接饱和和未饱和信号增强动态范围

精密诊断系统（PDS）是安装在国家点火装置（NIF）中的一套先进激光诊断工具，能够捕捉并诊断1053nm（1ω）光束，曾用于验证NIF的最终光学3Ω频率转换系统设计。PDS经过十多年未使用后重新启用并进行了增强，加入了Phasics的高分辨率波前成像、时间分辨的近场成像系统以及1ω光谱仪等新诊断工具，改善了对激光性能的理解和光束的表征，尤其是在光束间差异的分析上取得了进展。

1.4 提升中红外激光系统的光束质量-匈牙利ELI-ALPS研究中心

ELI-ALPS研究中心是匈牙利的一个世界级科研机构，致力于阿秒光脉冲和高强度激光领域的研究。是极端光基础设施（ELI）项目的一部分，目标是通过超快光学技术探测超短时间尺度的物理现象。该研究中心主要支持物理、化学和生物等多个领域的前沿科学研究，聚焦于激光与物质相互作用的超快过程。