近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在高重頻高功率超快激光器研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“417 W, 2.38 mJ Innoslab amplifier compressible to a high pulse quality 406 fs”為題發(fā)表于Optics Letters。

大功率、大能量、窄脈寬的超快激光器對(duì)于科研和工業(yè)應(yīng)用具有重要意義。與摻釹的全固態(tài)皮秒激光器相比，摻鐿的全固態(tài)亞皮秒激光器通常采用啁啾脈沖放大技術(shù)，在相同的脈沖能量下具有更高的峰值功率，并且通過進(jìn)一步的非線性壓縮可以達(dá)到100 fs以下甚至少周期量級(jí)的脈沖寬度，極大地?cái)U(kuò)展了摻鐿超快激光器的應(yīng)用場(chǎng)景。部分端面泵浦的板條（Innoslab）放大器是實(shí)現(xiàn)高功率超快激光放大的主要手段之一。

本研究完成了基于平凸柱面鏡結(jié)構(gòu)的數(shù)百瓦量級(jí)Innoslab超快激光器的研制。通過采用平凸柱面鏡混合腔結(jié)構(gòu)，很好地實(shí)現(xiàn)了自激振蕩抑制，設(shè)計(jì)并研制了高增益、高功率的Innoslab放大器。放大器實(shí)現(xiàn)了平均功率417 W，重復(fù)頻率175 kHz的啁啾脈沖放大輸出，輸出光束在脈沖能量為1.7 mJ—2.38 mJ的范圍內(nèi)都表現(xiàn)出了良好的脈沖質(zhì)量，壓縮脈沖寬度為406 fs，且脈沖形狀規(guī)范，無基座或旁瓣。是目前Innoslab激光器在毫焦耳能量范圍內(nèi)、數(shù)百瓦平均功率下的最短脈沖寬度。實(shí)驗(yàn)中對(duì)脈沖的演化過程也進(jìn)行了定性分析，認(rèn)為來自激光器前端殘余的高階色散、放大器的增益濾波效應(yīng)、展寬器和壓縮器之間三階色散的輕微失配，以及放大器中累積的非線性相移的綜合效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了高脈沖質(zhì)量的輸出，為Innoslab放大器獲得更短脈沖寬度提供了新的思路。該激光器將應(yīng)用于高次諧波產(chǎn)生和微納加工等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。

相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和上海市領(lǐng)軍人才的支持。

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Innoslab超快激光器示意圖及其輸出參數(shù)