近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室針對高功率激光裝置納秒窗口脈沖信噪比測量中探測器易損傷和動態范圍有限的難題，提出并實現了一種基于激光成絲的新型測量方法，為相關測試提供了新的技術方案。相關成果以“Enhanced nanosecond-scale pulse contrast measurement for petawatt-class lasers based on laser filamentation.”為題發表在Optics and Lasers in Engineering上。
 

　　脈沖信噪比是評價拍瓦級激光系統性能的重要指標，納秒窗口的噪聲對高能激光實驗結果也具有不利影響。然而，傳統基于光電二極管的測量方法容易受到主脈沖損傷，導致測量準確性和動態范圍受限，亟需更為可靠的測量手段。
 

　　針對上述問題，團隊創新性地提出并實驗驗證了一種基于水中激光成絲效應的納秒窗口脈沖信噪比測量方法。該方法利用激光與介質相互作用產生的非線性光學衰減，有效保護了光電二極管，實現了高達40倍的主脈沖衰減，而對低強度預脈沖無影響。系統表現出優異的長期穩定性，光電二極管多次激光照射后仍能保持較高靈敏度，同時團隊還搭建了高精度的信噪比測試校準平臺，校準時間窗口可達-10ns。在此基礎上，團隊在神光II皮秒拍瓦激光系統中開展了脈沖信噪比測量，測量動態范圍達到109。研究發現，不同光路配置下脈沖信噪比存在明顯差異，測量結果與理論預測及商用三階掃描互相關儀測量結果高度一致。進一步提升入射能量有望將動態范圍擴展至1010，為高功率激光裝置的高信噪比脈沖診斷提供了堅實的技術支撐。
 

　　相關工作得到中國科學院戰略性先導科技專項以及國家自然科學基金等項目支持。
 

圖1基于非線性光學衰減效應的納秒窗口脈沖信噪比測量光路示意圖
 

　　圖2 神光II 皮秒拍瓦激光系統中的脈沖信噪比測量結果：(a)納秒窗口脈沖信噪比測量(b)使用三階掃描互相關器的亞納秒窗口脈沖信噪比測量結果。