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【科研】上海光机所啁啾镜对研制取得重要进展

本文摘要:近期,上海光机所中科院强劲激光材料重点实验室在色散反射镜研制上获得最重要进展,在国内首度顺利研制出可以取得10fs量级脉冲的钛宝石激光谐振腔内用两种啁啾镜对,并和中国科学院物理研究所L07两组展开合作,积极开展了色散补偿的实验研究(如图1右图),构建了平稳锁模,取得的宽带光谱(如图2右图)可反对最窄7.7fs的脉冲。

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近期,上海光机所中科院强劲激光材料重点实验室在色散反射镜研制上获得最重要进展,在国内首度顺利研制出可以取得10fs量级脉冲的钛宝石激光谐振腔内用两种啁啾镜对,并和中国科学院物理研究所L07两组展开合作,积极开展了色散补偿的实验研究(如图1右图),构建了平稳锁模,取得的宽带光谱(如图2右图)可反对最窄7.7fs的脉冲。  与传统的色散补偿器件光栅和棱镜对比起,啁啾镜具备损耗较低、对光路不脆弱、结构非常简单灵活等优点,可反对低反复频率飞秒激光振荡器,被更加普遍的应用于到飞秒激光研究中,沦为取得亚10fs非同脉冲激光不可缺少的色散补偿元件。由于色散镜在获取低反射率的同时需获取一定量的群延后色散(Groupdelaydispersion,GDD)补偿,但随着补偿比特率的减少,色散波动也愈发显著,因此必需通过啁啾镜对的形式加以补偿诱导。

同时,因为啁啾色散介质膜的设计为啁啾结构,所以这种非规整膜系由在制取上对膜层厚度误差十分脆弱,1nm的误差都会造成制取结果与设计结果的背离,这都给啁啾镜的设计和制取带给一系列的挑战。  物理所使用上海光机所中科院强劲激光材料室获取的啁啾镜对(如图3和图4右图)用作掺入钛蓝宝石激光谐振腔内的色散补偿实验中,第一组啁啾镜对在700-1020nm波段内的GDD为-7030fs2,反射率R99.7%,并且在515-545nm波段内利用亲率T99%,符合常用泵浦光的拒绝;第二组啁啾镜对在700-900nm波段内不仅具备-10030fs2的较小色散补偿量,而且反射率R99.9%。在平稳锁模的情况下,用干预自涉及仪测出脉长大约为10.5fs,输入平均功率约490mW。

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在基于国产啁啾镜取得的10fs量级的振荡器中,输出功率和效率都是最低的。  相对于腔外的色散补偿,激光腔内对色散的波动波纹拒绝更为严苛,必须严格控制筛选用于的啁啾镜,使其色散波动的周期性波纹具备互补性以互相抵销,为此分两次已完成的啁啾镜对的两个镜片的中心波长比较偏移量要掌控在1nm左右,这对制取厚度的控制精度及工艺稳定性的掌控拒绝极高。该两种啁啾镜对的研制成功及应用于实验结果,标志着上海光机所构建在高性能色散镜研制方面的技术突破,性能指标超过国际同类研究的先进设备水平。

(中科院强劲激光材料重点实验室供稿)  图1飞秒掺入钛蓝宝石激光振荡器光路中的啁啾镜对  图2输入光谱:光谱底长覆盖面积650-1000nm  a.M4、M5反射率曲线b.M4、M5色散曲线c.M4、M5实物图  图3M4、M5(凹面啁啾镜):R99.7%@630-980nmT99%@515-545nm,GDD(700-1020nm)~-7030fs2  a.M7、M8反射率曲线b.M7、M8色散曲线c.M7、M8实物图  图4M7、M8:R99.。


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