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)驗室研究團(tuán)隊獲得了脈沖能量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)的最高三倍頻轉(zhuǎn)換效率。相關(guān)研究成果發(fā)表在《高功率激光科學(xué)與工程》（High Power Laser Science and Engineering）上。

　　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)域有廣泛應(yīng)用需求。重頻亞納秒和皮秒紫外激光器由于缺乏精確的時空調(diào)制，三倍頻轉(zhuǎn)換效率通常低于50%。提高激光脈沖的時空填充系數(shù)，使激光脈沖在時間和空間上各點(diǎn)的功率密度保持一致，可提高三倍頻轉(zhuǎn)換效率。

　　該研究中，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間波形和空間分布，以提高其時空填充系數(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小時優(yōu)于1.07%（RMS），實(shí)現(xiàn)了重頻皮秒固態(tài)激光器中最高三倍頻轉(zhuǎn)換效率。

　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)/技術(shù)帶頭人計劃、上海市市級科技重大專項、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。

　　論文鏈接 ：https://doi.org/10.1017/hpl.2021.23

時域可編程紫外激光器光路原理圖以及輸出光束近場光斑