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高重頻高功率超快激光器研究方面取得進展，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，并且通過進一步的非線性壓縮可以達到100 fs以下甚至少周期量級的脈沖寬度，極大地擴展了摻鐿超快激光器的應(yīng)用場景。部分端面泵浦的板條（Innoslab）放大器是實現(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)，很好地實現(xiàn)了自激振蕩抑制，設(shè)計并研制了高增益、高功率的Innoslab放大器。放大器實現(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。實驗中對脈沖的演化過程也進行了定性分析，認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。

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Innoslab超快激光器示意圖及其輸出參數(shù)

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

相關(guān)連接：https://doi.org/10.1364/OL.503761