上海光机所高重频高功率超快激光器研究取得进展

2024-02-08 10:26

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在高重频高功率超快激光器研究方面取得进展，相关成果以“417 W， 2．38 mJ Innoslab amplifier compressible to a high pulse quality 406 fs”为题发表于Optics Letters。

大功率、大能量、窄脉宽的超快激光器对于科研和工业应用具有重要意义。与掺钕的全固态皮秒激光器相比，掺镱的全固态亚皮秒激光器通常采用啁啾脉冲放大技术，在相同的脉冲能量下具有更高的峰值功率，并且通过进一步的非线性压缩可以达到100 fs以下甚至少周期量级的脉冲宽度，极大地扩展了掺镱超快激光器的应用场景。部分端面泵浦的板条（Innoslab）放大器是实现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镜结构的数百瓦量级Innoslab超快激光器的研制。通过采用平凸柱面镜混合腔结构，很好地实现了自激振荡抑制，设计并研制了高增益、高功率的Innoslab放大器。放大器实现了平均功率417 W，重复频率175 kHz的啁啾脉冲放大输出，输出光束在脉冲能量为1．7 mJ—2．38 mJ的范围内都表现出了良好的脉冲质量，压缩脉冲宽度为406 fs，且脉冲形状规范，无基座或旁瓣。是目前Innoslab激光器在毫焦耳能量范围内、数百瓦平均功率下的最短脉冲宽度。实验中对脉冲的演化过程也进行了定性分析，认为来自激光器前端残余的高阶色散、放大器的增益滤波效应、展宽器和压缩器之间三阶色散的轻微失配，以及放大器中累积的非线性相移的综合效应实现了高脉冲质量的输出，为Innoslab放大器获得更短脉冲宽度提供了新的思路。该激光器将应用于高次谐波产生和微纳加工等相关应用领域。

相关工作得到国家自然科学基金和上海市领军人才的支持。