改超短脉冲CO2激光器为挑战拍瓦级做好准备

目前，科研和工业应用中10 m 波长的高能量仅有CO2 器。与其他固体激光器相比其具有的高峰值功率对科研极有益处。

CO2 激光器诞生以后作为激光发展的主流方向稳定发展了一段时间。之后主流方向成司机奖励10元2014年2月17日快的打车乘客返现11元为固体激光器，而气体激光器(特别是CO2 激光器)发展变缓。10 m 高峰值功率激光器系统所达到的最高的峰值功率比固体激光器在1 m 波段处得到的峰值功率低2～ 个数量级(分别是太瓦和拍瓦)。将CO2 激光器引入主流方向是减小气体激光器和固体激光器峰值功率差距及使其更长时间发展的主要对策。毫无疑问，改变激光发展主流方向极其困难，因此我们应该将CO2 激光器变成现有主流方向的一部分，即下一代CO2 激光器应该借鉴固体激光器的现有成果，而不是依赖于目前尚未发展其他技术。

文中介绍了超短极高峰值功率CO2 激光器的现状及其下一代系统的细节展望，提出了将其变为现实的方法。

1、现 状

1.1 已有的10 m 波段太瓦级激光器

世界上已有两台太瓦级CO2 激光器系统：一个是加州大学洛杉矶分校(UCLA)海王星设施的15 太瓦激光器，另一个是布鲁克海文国家实验室的加速器测试设施(ATF)的1 太瓦激光器。这两个系统的造构相同，如图1 所示。

种子激光器是由常规的百ns 级缩短审批时间的CO2 振荡器通过由短脉冲全固态激光器控制的快速光开关斩波得到的低能量ps 级；之后用一系列高压放大级来提高脉冲能量。一个小口径的再生放大器提供大部分增益，然后一个大口径放大器来进一步将脉冲能量提至mJ 量级。系统用半导体等离子体开关及克尔盒使脉冲变窄。再生放大级和主放大级分别由紫外线预电离及X 射线预电离或电子束控制的横向放电激励。这两个激光器系统的主要参数如表1 所示。