近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室在中紅外超強超短脈沖非線性自壓縮方面取得新進(jìn)展。研究團隊提出了利用多薄片級聯(lián)與非線性自壓縮相結(jié)合的方法，產(chǎn)生了周期量級中紅外超強超短脈沖。相關(guān)研究成果發(fā)表于《光學(xué)快報》（Optics Letters）。

中紅外3-5μm周期量級超強超短激光在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，包括驅(qū)動高次諧波及太赫茲輻射等等。目前，多薄片級聯(lián)方案已被證實可以用于超連續(xù)譜和周期量級脈沖產(chǎn)生，但主要的研究都基于800nm的近紅外脈沖，因此需要額外如啁啾鏡的色散補償元件。而對于中紅外脈沖，其位于材料的反常色散區(qū)域，材料引入的負(fù)色散會與自相位調(diào)制引入的正色散相互抵消，可以在沒有任何色散補償元件的情況下，實現(xiàn)非線性自壓縮過程。

在該研究中，研究人員將多薄片級聯(lián)與非線性自壓縮方案相結(jié)合，利用YAG薄片獲得了4μm波段的中紅外超連續(xù)譜，并通過非線性自壓縮過程的精確色散補償，獲得了3.44 mJ、29.4 fs（約2.2個光周期）的周期量級中紅外超強超短脈沖，能量效率高達(dá)71.7%。這種方法結(jié)合了多薄片級聯(lián)與非線性自壓縮的優(yōu)點，不僅能量效率高、系統(tǒng)穩(wěn)定，而且可以有效減小脈沖后壓縮系統(tǒng)占地面積。同時，該方案可以擴展到更高能量的中紅外脈沖后壓縮上，為超強超短中紅外激光的產(chǎn)生開辟一條新途徑。

圖1. 實驗裝置示意圖

圖2. 光譜(a)與脈沖寬度(b)隨薄片厚度的演化

相關(guān)工作得到了中國科學(xué)院B類先導(dǎo)專項、國家自然科學(xué)基金委等的項目支持。

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