近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)獲得了脈沖能量91mJ、脈寬470ps的355nm激光脈沖，三倍頻轉(zhuǎn)換效率高達(dá)76%，這是目前已知的重頻皮秒固態(tài)激光器中實(shí)現(xiàn)的MAX三倍頻轉(zhuǎn)換效率，相關(guān)成果發(fā)表于《高功率激光科學(xué)與工程》（High Power Laser Science and Engineering）。
高功率紫外激光在激光預(yù)處理、微納加工、量子光學(xué)和非線性光學(xué)測量等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用需求。對于重頻亞納秒和皮秒紫外激光器來說，由于缺乏精確的時(shí)空調(diào)制，三倍頻轉(zhuǎn)換效率通常低于50%。因此需要提高激光脈沖的時(shí)空填充系數(shù)，使激光脈沖在時(shí)間和空間上各點(diǎn)的功率密度保持一致，以提高三倍頻轉(zhuǎn)換效率。
文章中的紫外激光器由前端可編程種子源、光隔離系統(tǒng)、再生放大器（RA）、光束整形器、主放大系統(tǒng)（MA）、諧波轉(zhuǎn)換單元等部分組成。研究人員通過精確調(diào)控Nd:YAG激光器放大后基頻激光脈沖的時(shí)間波形和空間分布，以提高其時(shí)空填充系數(shù)。
120mJ、100Hz的1064nm激光脈沖通過兩塊LBO晶體進(jìn)行三倍頻后獲得了脈沖能量為91mJ、脈寬470ps的355nm激光脈沖，三倍頻轉(zhuǎn)換效率高達(dá)76%，脈沖能量穩(wěn)定性在3小時(shí)優(yōu)于1.07%（RMS），這是目前已知的重頻皮秒固態(tài)激光器中實(shí)現(xiàn)的MAX三倍頻轉(zhuǎn)換效率。該激光器正在被上海光機(jī)所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用進(jìn)行DKDP晶體的亞納秒激光預(yù)處理研究。
相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)/技術(shù)帶頭人計(jì)劃、上海市市級科技重大專項(xiàng)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。
圖1 時(shí)域可編程紫外激光器光路原理圖以及輸出光束近場光斑
圖2 （a）激光理想平頂光束聚焦和實(shí)際各波長激光聚焦測量的能量集中度曲線，以及在MAX能量時(shí)測得的遠(yuǎn)場光斑：（b）355 nm，（c） 532 nm，（d）1064 nm
