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西光所在超短激光脈沖放大技術方面取得系列進展
材料來源:西光所           錄入時間:2023/5/6 23:03:43

近一年,西安光機所光子制造系統與應用研究中心持續在高功率大能量超短激光脈沖放大技術研究方面進行攻關,取得系列進展。 

1、開發出高階色散補償的寬帶大色散啁啾脈沖放大技術,解決了高能超短脈沖放大過程中的高階色散失配問題,有效地提升了壓縮脈沖的信噪比和脈沖寬度,實現了小于300飛秒的大能量(148 微焦)飛秒激光輸出,相關研究成果發表于Optics and Laser 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,在高重復頻率下實現了更高功率飛秒激光輸出,在2兆赫茲重復頻率下,探索出新型錐形大模場光纖在高功率超短脈沖放大中的應用,實現了70.6瓦、266飛秒的高功率超短脈沖輸出,相關研究成果發表于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1兆赫茲重復頻率下,基于特種玻璃光纖混合一級的單晶光纖放大器,已經實現了大于100瓦的飛秒激光輸出,相關研究成果發表于Laser Physics Letters,論文第一作者為博士生李強龍,通訊作者為李峰副研究員。 

近日,光子制造系統與應用研究中心在高能量超短激光脈沖放大技術研究方面再次取得重要進展。研究團隊采用特種玻璃光纖級聯單晶光纖的混合式放大技術,實現了100千赫茲重頻下近毫焦級能量的超短脈沖放大輸出,最大放大輸出功率92.9瓦,對應單脈沖能量達929微焦,通過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壓縮器進行精密的色散匹配,將中心波長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換極限脈沖寬度325飛秒),壓縮后輸出脈沖能量達800微焦,對應峰值功率大于2.38吉瓦,是目前基于單晶光纖在百千赫茲重復頻率下獲得的最大峰值功率的超短脈沖輸出,對輸出的激光光束質量進行測試,光束質量因子(M2)優于1.3。

圖1 壓縮輸出的脈沖寬度測量

圖2 高功率輸出的光束質量測量

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

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