中國科學院理化技術研究所激光物理與技術研究中心團隊在中國工程院院士許祖彥、研究員彭欽軍帶領下，在固體激光領域持續(xù)耕耘數十載。近期，該團隊在皮秒光參量激光研究領域取得創(chuàng)新成果，解決了國際上長期以來超短脈沖光參量振蕩（OPO）難以實現大能量輸出的難題，受到國際學術界關注和報道。
該團隊開創(chuàng)性地提出了一種新型高能量超短脈沖光參量振蕩技術，突破了超短脈沖光學參量振蕩（OPO）能量提升的難題。大能量超短脈沖OPO在很多領域具有重要的應用，如阿秒光科學、激光與材料相互作用以及激光遙感等。在傳統的同步泵浦超短脈沖OPO設計中，要想實現大能量超短脈沖OPO輸出，基頻光脈沖需工作在低重頻，然而，為滿足同步泵浦條件，脈沖重復頻率越低，所需要的OPO腔長越長，導致之前報道的超短脈沖OPO獲得的脈沖能量有限，僅在μJ量級。激光中心研究人員提出再生放大——光參量振蕩（RG-OPO）的新思路（圖1），得以在長度僅為1.5 m的OPO腔中實現最大脈沖能量30.5 μJ、重頻10 kHz、波長1.53 μm、脈寬7 ps的OPO信號光脈沖輸出，將國際上皮秒OPO輸出的最高單脈沖能量一舉提升了20倍。相關成果發(fā)表在Optics Letters [43（3）：539,2018]上，隨后被Laser Focus World在2018年第2期評為Newsbreaks專題報道。
該研究成果在國際上率先開啟了超短脈沖OPO能量進入數十μJ的大門，并有潛力在未來提高3個量級至數mJ級，解決了長期以來超短脈沖OPO脈沖能量止步于μJ量級的國際難題。該技術不僅適用于皮秒OPO，同樣也適用于飛秒OPO。
這項突破性研究成果是團隊在前期對短脈沖固體激光進行持續(xù)研究的基礎上取得的。此前，該團隊在1.3 μm短納秒脈沖激光器方面的研究也取得了亮點成果。生物光學、頻率變換、激光通信等領域需求一種高功率、低成本，脈寬小于10 ns的1.3 μm波段激光器，該團隊研究人員意識到腔倒空調Q方法獲得1.3 μm波段高功率窄脈寬納秒激光的優(yōu)勢，且該方法具有脈沖寬度不受輸出功率、重復頻率等因素影響的特點，而在此之前，國際上尚未有人開展這方面的研究。該團隊通過深入研究，實現了最大功率3.2 W，重復頻率2-10 kHz，脈寬4.7 ns的1.3 μm脈沖激光輸出。在相同條件下，傳統調Q方式獲得的脈寬為120 ns，而腔倒空調Q獲得脈寬僅為4.7 ns（圖2）。該研究成果發(fā)表在Applied Optics[54（4）：717,2015]上，被OSA選入2015年2月的Spotlight On Optics，并致函表示祝賀，評價這項研究進展將會激勵1.3 μm波段脈沖激光更加深入的研究應用。
論文鏈接：1 2
圖1 基頻皮秒脈沖與OPO信號光脈沖能量隨泵浦功率變化，OPO最大脈沖能量30.5 μJ
圖2 腔倒空調Q和傳統調Q方式獲得的1.3 μm脈沖激光波形對比：(a)腔倒空調Q脈沖，(b)傳統調Q脈沖
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