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上海光機所在基于非簡并四波混頻獲取高性能910nm種子光方面取得新進展

2019-10-24

近期,上海光機所強場激光物理國家重點實驗室劉軍研究員課題組在基于非簡并四波混頻獲得高性能910nm飛秒光的研究中取得新進展,利用緊湊簡單的實驗裝置,獲得了高能量、高對比度,以及寬光譜的910nm飛秒光,該方法為百拍瓦光學參量啁啾脈沖放大(OPCPA)裝置種子光的獲取提供了新思路。相關成果發表在[Opt. Lett. 44, 3952-3955 (2019)]。

拍瓦激光脈沖在激光聚變、激光加速粒子、高能輻射源,以及實驗室天體物理等領域有著重要應用。目前基于以鈦寶石為放大增益介質的啁啾脈沖放大技術已獲得10拍瓦飛秒激光脈沖,但受限于鈦寶石的口徑,激光峰值功率的進一步提升仍然受到制約。基于OPCPA技術所使用的非線性DKDP晶體則可以獲得較大的尺寸,所以為進一步提升激光峰值功率提供了新的可能。而為了匹配DKDP晶體的增益,目前此類OPCPA的種子光一般是910nm中心波長的寬光譜高對比度飛秒光。

910nm種子光的產生一般基于復雜的多級非線性過程,比如多級參量放大過程,或者級聯空心光纖光譜展寬結合交叉偏振波產生等。該研究中,課題組僅利用一級非簡并四波混頻過程,以α-BBO作為非線性介質,便獲得了單脈沖能量250μJ,光譜覆蓋寬度200nm的910nm信號光。由于非簡并四波混頻是三階非線性過程,所以信號光的時域對比度也會得到極大提高。同時裝置使用了簡單的線性色散元件對信號光的角色散進行了有效補償。

相關研究得到國家自然科學基金,中科院先導B類專項,中科院儀器發展項目,以及上海市科技重大專項的支持。(強場激光物理國家重點實驗室供稿)

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圖1 裝置圖以及非簡并四波混頻的相位匹配計算

圖2 信號光及光譜圖

(來源:中國科學院上海光學精密機械研究所



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