數(shù)百瓦量級板條放大器 高重頻高功率超快激光器研究新進展
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】超快激光具有極短的時域?qū)挾取⒊叩姆逯倒β?、超高的重復頻率和超寬的光譜范圍，在基礎(chǔ)科學研究、精密測量、材料加工、光通信、生物醫(yī)學、軍事等中領(lǐng)域均得到大量應(yīng)用。如今，我國超快激光器已列入智能制造2025國家重點研發(fā)計劃，市場前景非常廣闊。
我國自主研發(fā)的激光器應(yīng)用涵蓋了以焊接、切割、制孔、標記和增材制造等為代表的宏觀制造技術(shù)，以微焊接、精密切割、精密鉆孔及燒蝕等為代表的微加工技術(shù)和以飛秒激光直寫、雙光子聚合、干涉光刻、接觸離子透鏡序列、激光誘導表面納米結(jié)構(gòu)和納米顆粒激光制備等為代表的激光微納制造技術(shù)等領(lǐng)域，覆蓋毫米、微米和納米多個尺度，是先進制造中不可或缺的利器。
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。
近期，中國科學院上海光學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。此次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。
研究人員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417W，重復頻率175kHz的啁啾脈沖放大輸出，輸出光束在脈沖能量為1.7mJ—2.38mJ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406fs，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。
同時，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。
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。
(資料來源：上海光學精密機械研究所)
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