單周期飛秒光源被視為產生孤立阿秒光脈沖的“理想”驅動源，但其產生與表征難度高于少周期飛秒激光，是超快激光領域的難題。目前，僅有少數研究組報道過單周期飛秒光源的相關成果，但其綜合指標與下一代高通量阿秒光源對驅動源的極端要求存在差距。因此，構建兼具高重復頻率與高功率特性的單周期飛秒光源，已成為突破下一代高重頻、高通量阿秒光源技術瓶頸的關鍵。
近期，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心研究團隊，在單周期飛秒激光產生與表征研究方面取得進展。在飛秒激光傳播過程中，團隊引入弱電離穩定機制的超連續譜，通過調控氣體電離程度，抑制了等離子體不穩定性及色散擾動，將超連續白光的光譜范圍拓展至350nm至1300nm。在重復頻率50kHz、平均功率13.5W條件下，團隊將脈沖寬度從近200fs壓縮至3.7fs，峰值功率從2.2GW提升至45.8GW，實現了高重頻、高功率、單周期脈沖壓縮目標。
與以往單周期脈沖壓縮方案相比，這一方案兼顧高重復頻率、高平均功率、高峰值功率及高產生效率等關鍵指標，實現了多指標協同優化。該成果有望為研發高重頻、高通量阿秒光源提供關鍵技術支撐，助力高重頻阿秒物理研究。
相關研究成果發表在《光學快報》（Optics Letters）上。研究工作得到中國科學院等的支持。
論文鏈接
不同單周期脈沖壓縮方案的關鍵指標對比（左），超連續白光光譜展寬（右上），接近變換極限的單周期飛秒脈沖壓縮結果（右下）
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