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(jìn)展
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】超快激光具有極短的時(shí)域?qū)挾?、超高的峰值功率、超高的重?fù)頻率和超寬的光譜范圍，在基礎(chǔ)科學(xué)研究、精密測量、材料加工、光通信、生物醫(yī)學(xué)、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(diǎn)研發(fā)計(jì)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(biāo)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(dǎo)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(gè)尺度，是先進(jìn)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(jìn)一步的非線性壓縮可以達(dá)到100 fs以下甚至少周期量級的脈沖寬度，極大地?cái)U(kuò)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(shí)現(xiàn)高功率超快激光放大的主要手段之一。
近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在高重頻高功率超快激光器研究方面取得進(jìn)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(shí)現(xiàn)了自激振蕩抑制，設(shè)計(jì)并研制了高增益、高功率的Innoslab放大器。放大器實(shí)現(xiàn)了平均功率417W，重復(fù)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(shí)，實(shí)驗(yàn)中對脈沖的演化過程也進(jìn)行了定性分析，認(rèn)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(shí)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(xué)精密機(jī)械研究所)
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