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研究快讯

3 国家自然科学基金资助项目 国家高技术 基金资 助项目 收到初稿 修回 高效率 114Τ ?/ 25φσ掺钛蓝宝石激光装置(极光 号)

3 魏志义 张杰夏江帆 冯宝华 张秀兰 中国科学院物理研究所光物理开放实验室 北京 摘要采用多通放大方案研制成功一台超强超短掺钛蓝宝石激光装置 整体系统以国产元件为主 占用空间不足 在能量仅 的倍频 Β≠ 激光泵浦下 得到了单脉冲能量 ! 脉宽 ! 对应峰值功率大于

1 * ? 的输出 关键词 啁啾脉冲放大 ≤° 太瓦 * ? 超强激光 飞秒脉冲 ΑΜΠΛΙΦ ΙΧΑΤΙΟΝ ΟΦ Α ΤιΒΣΑΠΠΗΙΡ Ε ΛΑΣΕΡ ?ΙΤΗ 114Τ ?/ 25φσ ΠΥΛΣΕΣ ? ∞ 2≠ ÷ 2? ?∞

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2 ( Λαβορατορψ οφ Οπτιχαλ Πηψ σ ιχσ, Ινσ τιτυτε οφ Πηψ σ ιχσ, Χηινεσ ε Αχαδε μ ψ οφ Σχιενχεσ, Βει? ινγ ) Αβσ τραχτ * ? √ * Β≥ ∏

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2 追求高功率 !短脉冲的结果一直是激光科学最 具挑战性的研究内容 自从 年美国密执安大学 的∏∏等人提出超短激光脉冲的啁啾放大技术 ≤° 以来≈ 超短脉冲激光峰值功率的提高取得 了突破性的进展 特别是 年≥等人在掺 钛蓝宝石激光中发现自锁模现象后≈ 结合大尺 寸 !高质量固体放大介质 短短数年内激光的峰值功 率不仅提高了 ) 个数量级 而且结果也变得更加 实用 !可靠 体积也仅有台面大小 这些结果的取得 不仅促进了激光技术的发展 而且也为强场物理 !超 快光谱等新型学科的形成和发展提供了前所未有的 机遇和条件 成为目前人们认识自然的重要手段 传统的激光放大通常采用的是直接行波放大方 式 但对于超短激光脉冲来说 随着能量的提高 其 峰值功率将很快增加 并出现各种非线性效应及增 益饱和效应 从而限制了能量的进一步放大 但是 如果在维持光谱宽度不变的情况下通过色散元件先 将脉冲展宽 即成为所谓的/ 啁啾脉冲0 这样则在放 大过程中即使激光能量增加很快 其峰值功率也能 维持在较低的水平 从而避免了可能出现的非线性 效应及增益饱和效应 保证了激光能量的稳定增长 最后当能量达到饱和放大后 借助与脉冲展宽色散 相反的元件将脉宽压缩到原来的宽度 即可使峰值 功率大大提高 这便是啁啾脉冲放大的一般原理 近 年来 美 !法 !日等国通过采用这一技术及超高能量 的泵浦源 相继建立了峰值功率几十到上百瓦 即 的台面掺钛蓝宝石激光系统≈ 但是 这种高能量的泵浦源是以高强度的资金投入 为基础的 因此这样的工作只局限在专门的国家级 实验室 另一方面 如果有效地缩短放大激光的脉 宽 则在能量相对较低 ! 投资较小的情况下同样可得 到高的峰值功率 尽管这种方案是提高放大效率的 有效途径 然而由于光谱窄化效应及色散的不完全 补偿 目前全世界仅有少数几个小组能做到小于 的放大结果 而且前级方案基本上还是具有较 大材料色散的再生方式 光谱窄化效应的减小主要 通过在放大腔内插入 ?2° 标准具而实现 不仅调节 复杂 而且也增加了损耗 针对上述问题及开展强场物理研究的需要 我 们立足自有技术及尽可能多的国产元件 通过对飞 秒脉冲振荡器 !脉冲展宽器 ! 预放大器及脉冲压缩器 的全新独立设计 最近研制成功一台峰值功率