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我院在高功率窄脉宽全固态飞秒激光研究中取得新进展

作者:时间:2019-12-20点击数:

近期,物理与光电工程学院超快激光技术与应用研究中心在高功率窄脉宽全固态飞秒激光研究中取得新进展。利用976 nm光纤激光器作为泵浦源实现了平均功率大于2 W、脉冲宽度为36 fs的克尔透镜锁模激光输出,是目前国际上同类全固态振荡器获得的最好结果。上述研究成果于2019年12月16日在《High Power Laser Science and Engineering》(季刊,中科院II区)以“Sub-40-fs high-power Yb:CALYO laser pumped bysingle-mode fiber laser”为题发表论文,对全固态飞秒激光中高功率克尔透镜锁模研究进行了深入分析,并提出可行的实验方案进行有效验证,为进一步开展窄脉冲全固态飞秒放大和飞秒激光同步泵浦光学参量振荡器研究提供了坚实基础。

图1高功率克尔透镜锁模Yb:CYA振荡器

图2(a)克尔透镜锁模Yb:CYA振荡器锁模光谱曲线和(b)脉冲强度自相关曲线

高功率全固态飞秒激光振荡器在双光子荧光显微成像、相干反斯托克斯拉曼散射和超连续谱产生等研究领域具有重要应用前景,但振荡器在保持瓦级高平均功率输出的同时往往难以实现腔内精密色散控制、直接输出脉冲宽度小于100 fs的超短激光脉冲。

通过研究掺镱激光晶体的高效率连续光运转、高功率克尔透镜锁模稳区范围、谐振腔内精密色散控制和飞秒脉冲腔外压缩等关键问题,在提升全固态飞秒振荡器输出功率的同时有效控制了激光脉冲的时域宽度,使2 W高平均功率Yb全固态振荡器可以输出亚40 fs超短脉冲,达到世界领先水平。在实现科研创新的前提下,设计了可以长期稳定工作的实验样机,有效解决了全固态飞秒放大和飞秒激光同步泵浦光学参量振荡器研究过程中种子光源的功率抖动问题,为先进固体飞秒光源的应用研究提供了有力保障。

图3高功率克尔透镜锁模Yb:CYA振荡器实验样机

论文的第一作者为我院青年教师田文龙副教授,目前在“中德博士后交流项目”支持下在德国电子同步加速器研究中心(DESY)从事博士后研究(合作导师:FranzX. Kärtner),研究课题为用于驱动电子加速的大能量皮秒THz光源技术。

论文链接:

http://www.opticsjournal.net/Articles/abstract?aid=OJad3e1d67cde25da1

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