近日，中科院上海光機所高功率激光物理聯(lián)合實驗室孫美智副研究員等人與中國科學院上海硅酸鹽研究所涂小牛副研究員組成的聯(lián)合研究團隊，提出了一種交叉法珀腔內光參量放大技術（XOPA）新構型，并基于SG-Ⅱ 5PW激光裝置前端平臺完成了實驗論證。相關成果以“Optical Parametric Amplification in Crossed Fabry㏄erot Cavities”為題，發(fā)表于Laser Photonics Reviews。

光參量放大技術（OPA）以及啁啾脈沖光參量放大技術（OPCPA）是當前快速發(fā)展的高功率激光系統(tǒng)的重要技術路線，更是未來數(shù)十到數(shù)百拍瓦激光系統(tǒng)的主流技術路線。該領域的發(fā)展對激光放大技術在效率、能量、帶寬、增益、光束質量、信噪比以及整形能力等方面提出了全面要求。

研究團隊將非線性晶體置于交叉法珀腔內，約束信號光與泵浦光實現(xiàn)多通傳輸、能量轉換，階段性消除閑置光，抑制混頻三波能量回流，從而實現(xiàn)信號光對泵浦光能量的單調性提取。在實驗上利用上海硅酸鹽研究所提供的YCOB晶體，實現(xiàn)了800nm波段信號光對泵浦光轉換效率56.28%、光譜寬度120nm的輸出能力；此外，研究人員設計不相等的雙法珀腔的腔長，實現(xiàn)了啁啾脈沖信號光的高對比度放大與整形。該項研究表明，XOPA構型具備高轉換效率前提下的時域、空域與頻域整形能力，且普適于所有波段、所有非線性晶體的非共線光參量放大過程，對提升高功率激光系統(tǒng)綜合性能具有重要意義。

圖1.XOPA構型示意圖

圖2.XOPA的7通放大過程的(a)光譜演化與(b)轉換效率理論模擬與實驗結果

相關工作得到科技部政府間國際科技創(chuàng)新合作重點項目、國家自然科學基金、上海市自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項A類項目與上海市揚帆計劃項目的支持。

相關鏈接：https://doi.org/10.1002/lpor.202300979