西光所在超短激光脈沖放大技術(shù)方面取得系列進(jìn)展

近一年，西安光機(jī)所光子制造系統(tǒng)與應(yīng)用研究中心持續(xù)在高功率大能量超短激光脈沖放大技術(shù)研究方面進(jìn)行攻關(guān)，取得系列進(jìn)展。

1、開(kāi)發(fā)出高階色散補(bǔ)償?shù)膶拵Т笊⑦泵}沖放大技術(shù)，解決了高能超短脈沖放大過(guò)程中的高階色散失配問(wèn)題，有效地提升了壓縮脈沖的信噪比和脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)了小于300飛秒的大能量(148微焦)飛秒激光輸出，相關(guān)研究成果發(fā)表于Optics andLaser Technology期刊，論文第一作者和通訊作者為李峰副研究員。

2、以上述成果為基礎(chǔ)，在高重復(fù)頻率下實(shí)現(xiàn)了更高功率飛秒激光輸出，在2兆赫茲重復(fù)頻率下，探索出新型錐形大模場(chǎng)光纖在高功率超短脈沖放大中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了70.6瓦、266飛秒的高功率超短脈沖輸出，相關(guān)研究成果發(fā)表于Optics Express期刊，論文第一作者為博士生曹雪，通訊作者為李峰副研究員、王屹山研究員。

3、在1兆赫茲重復(fù)頻率下，基于特種玻璃光纖混合一級(jí)的單晶光纖放大器，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大于100瓦的飛秒激光輸出，相關(guān)研究成果發(fā)表于Laser Physics Letters，論文第一作者為博士生李強(qiáng)龍，通訊作者為李峰副研究員。

近日，光子制造系統(tǒng)與應(yīng)用研究中心在高能量超短激光脈沖放大技術(shù)研究方面再次取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)采用特種玻璃光纖級(jí)聯(lián)單晶光纖的混合式放大技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了100千赫茲重頻下近毫焦級(jí)能量的超短脈沖放大輸出，最大放大輸出功率92.9瓦，對(duì)應(yīng)單脈沖能量達(dá)929微焦，通過(guò)基于溫度梯度的寬帶大色散啁啾光纖光柵和高衍射效率光柵對(duì)壓縮器進(jìn)行精密的色散匹配，將中心波長(zhǎng)1030納米，譜寬僅2.4納米的超短脈沖壓縮至335飛秒(洛倫茲擬合的傅里葉轉(zhuǎn)換極限脈沖寬度325飛秒)，壓縮后輸出脈沖能量達(dá)800微焦，對(duì)應(yīng)峰值功率大于2.38吉瓦，是目前基于單晶光纖在百千赫茲重復(fù)頻率卜獲得的最大峰值功率的超短脈沖輸出，對(duì)輸出的激光光束質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試，光束質(zhì)量因子(M2)優(yōu)于1.3。

圖1壓縮輸出的脈沖寬度測(cè)量

圖2高功率輸出的光束質(zhì)量測(cè)量

該項(xiàng)研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目課題、中科院西部青年學(xué)者項(xiàng)目、陜西省兩鏈融合專項(xiàng)、中科院弘光專項(xiàng)、陜西省科技新星等項(xiàng)目支持。研究成果可為阿秒科學(xué)與技術(shù)研究、超快激光加工等領(lǐng)域提供新型高效光源技術(shù)手段。

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