【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】少周期飛秒激光不僅是產(chǎn)生高次諧波和孤立阿秒光脈沖的主力光源，同時也廣泛應用于各類超快泵浦-探測實驗和瞬態(tài)吸收譜學。傳統(tǒng)的少周期飛秒脈沖普遍基于1kHz重復頻率的飛秒激光放大器系統(tǒng)。如能進一步提高重復頻率(≥50kHz)，不僅能將極紫外阿秒光脈沖的光子通量提高兩個數(shù)量級，還將極大優(yōu)化非平衡態(tài)超快物理實驗相關(guān)探測過程中的信噪比。
中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心原子尺度阿秒超快動力學青年團隊長期致力于少周期飛秒激光再壓縮和亞周期阿秒光場調(diào)控研究。曾利用充氣空芯光纖(APL 115, 031102, 2019)和級聯(lián)薄片組(APL 118, 261102, 2021)先后產(chǎn)生了3.8fs 和3.6fs的少周期飛秒脈沖(重復頻率均為1kHz)，并以此為驅(qū)動光源首次開展了合成光場調(diào)控固體高次諧波的研究(APL 120, 121105, 2022)。
在前期工作的基礎(chǔ)上，團隊綜合考慮固體多通腔和固體薄片組的各自優(yōu)勢，提出超倍頻程光譜再展寬和少周期飛秒脈沖再壓縮的新路徑(圖)。首次以全固態(tài)技術(shù)路線高效率實現(xiàn)了脈沖寬度壓縮26倍(180fs - 6.9fs)，峰值功率提升11倍(1.1GW - 12.5GW)的高重頻少周期脈沖再壓縮，4小時功率穩(wěn)定性優(yōu)于0.1%，其中第一級功率穩(wěn)定性優(yōu)于0.04%。該工作的峰值功率和壓縮脈寬在全固態(tài)方法中均位于國際較高水平(圖)，展寬優(yōu)化后的光譜范圍超過1.5個倍頻程(500nm – 1420nm)，支持小于0.8個光學周期(2.7fs)的傅里葉變換極限脈沖(圖)。
該工作有望作為下一代高通量極紫外阿秒光源的驅(qū)動激光，實現(xiàn)更高時間分辨率、更高信噪比的泵浦-探測超快譜學測量。相關(guān)成果以“Few-cycle 12.5-GW pulses generated via efficient all-solid-state post-compression from an ytterbium laser”為題發(fā)表于【Optics Letters 49, 6992-6995 (2024)】。物理所研究生劉宇哲(第一作者)、諶峙東、楊森池、賀一誠共同參與了本工作，物理所汪信波副研究員、中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院麻云鳳研究員、中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院周春副研究員給予本工作指導與支持，團隊負責人方少波為本論文通訊作者。該工作受到了國家重點研發(fā)計劃、中國科學院-財政部聯(lián)合穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊計劃、北京市杰出青年科學基金、綜合極端條件實驗裝置(SECUF)的支持。
圖 指標對比(左)，實驗裝置(右上)，光譜與變換極限(右下)
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