ZEUS超强激光平台中的自适应光学系统｜Phasics方案解析

ZEUS泽塔瓦当量超短脉冲

激光系统

在当前探索极端物理条件的科研进程中，超强激光正成为推动强场物理、粒子加速和基础科学研究的关键工具。ZEUS（Zettawatt-Equivalent Ultrashort pulse laser System）是一套基于飞秒脉冲压缩技术构建的先进激光平台，具备拍瓦级峰值功率和极短脉宽，是目前全球领先的超强激光系统之一。该设施支持科学家深入研究量子电动力学效应（QED）、高能粒子产生机制，以及与宇宙早期状态相关的基本过程，为推动高场科学和下一代激光驱动技术提供了重要支撑。

ZEUS激光系统的工作原理涉及多个精密步骤。首先，系统使用钛宝石（Ti:Sapphire）晶体和啁啾脉冲放大（CPA）技术，将初始的低能量脉冲通过连续四级激光放大逐步增强能量。这些放大的脉冲随后经过专门设计的压缩系统，在真空腔体中被压缩到约25飞秒的超短时间尺度，从而实现超过3拍瓦的峰值功率。ZEUS特别设计了多束分光系统，允许一束主光同时供多个实验区域使用，使研究人员能够在一个平台上并行进行多种高强度前沿科学实验。

图片来源于ZEUS官网

Phasics的自适应光学

解决方案优势

在ZEUS的TA1实验区，Phasics为主束线设计并交付高度专业化的自适应光学（AO）解决方案。这一系统包含:

直径12英寸真空兼容变形镜：在高真空、高能量激光环境中精确进行动态波前校正。

SID4波前传感器：提供实时、高动态范围且无损的波前测量，能够捕捉极微小的波前畸变Phasics自主开发的OASys闭环控制软件：具备高速闭环调节功能，有效实现变形镜与传感器之间的实时交互，确保激光束在高强度实验条件下保持卓越的稳定性和聚焦精度。

图4：Phasics设计并交付的自适应光学系统

图片来源于ZEUS官网

Phasics在自适应光学领域具有显著的技术优势，尤其是在高能量、复杂真空环境中实现高精度大口径变形镜的定制化设计与集成。通过在多项高能激光与前沿物理研究中的实际应用，Phasics的自适应光学系统已被验证具备良好的稳定性和集成性能。

科研用户通过Phasics的自适应光学系统实现了明显的实际收益：光束稳定性和聚焦精度显著提升，推动了粒子加速、超快成像和极端量子电动力学研究等高精尖实验的成功率与数据质量。这种精确控制光束质量的能力，使得研究人员能够更好地探索前所未有的物理现象。

展望未来，Phasics将继续与全球顶尖的激光科研机构保持深入合作，推动自适应光学技术在最前沿科研项目中的广泛应用。我们诚邀科研机构共同探索Phasics的先进AO技术方案，共同推进科学研究的不断创新与发展。