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具有最高的峰值功率和极佳的稳定性

中波红外超快激光源是基础研究和材料加工和医学应用的关键。基于啁啾脉冲放大(CPA)的光放大器用于产生高强度脉冲,这项技术获得了2018年诺贝尔物理学奖。在CPA方案中,一个微弱的暂时拉伸的种子脉冲在激光放大器中被放大到高能量,最后被重新压缩,得到一个非常高强度的超短脉冲。应用这一概念,MBI开发了一种新的系统,在1千赫重复频率下,在2个十兆赫(100亿瓦)的波长下提供少量-ps脉冲,峰值功率超过10 GW(100亿瓦)。所发射的脉冲具有良好的稳定性和明亮的光束质量。研究结果发表在最新一期的《光学快报》上。

2流道m CPA系统的主要放大器是基于Ho:YLF晶体,由一个高度稳定的再生放大器和两个助推放大器组成。这些激光器均在室温下工作,由总功率为270w的连续波光纤激光器抽运。种子脉冲从一个2-等离子体超连续源开始,被拉伸和预放大,随后送入Ho:YLF放大器链。重新压缩的Ho:YLF CPA的脉冲能量达到52.5 mJ,并显示了<0.23% rms的优秀的脉冲对脉冲的稳定性。长期脉冲稳定性和光束质量(测量到优于1.2的M2)如图1所示。发射光谱以2050 nm为中心,带宽为3.5 nm(半宽调制),支持约1.7 ps傅里叶变换限制脉冲持续时间。经过放大后,脉冲被重新压缩在糖浆型光栅中,其效率为>93%。记录的自相关跟踪显示了4.1倍频宽。这相当于主脉冲持续时间2.4倍频宽(FWHM),估计能量含量为85%,转换为17gw峰值功率。后者和>50 mJ的脉冲能量是迄今为止,在2色m波长的脉冲数较少的情况下达到的最高值。

这种源目前被应用在一个系统中,用于产生多毫焦耳能量的5-毛兰m左右的少周脉冲。在非线性光学、光谱学和材料加工方面的应用正在进行中。

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