新型激光振蕩器可產(chǎn)生迄今為止最強的超短激光脈沖

據(jù)最新一期《光學(xué)》雜志發(fā)表的一項研究（文章標(biāo)題《Ultrafast 550-W average-power thin-disk laser oscillator》），瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院科學(xué)家研制出一款新型激光振蕩器，其產(chǎn)生的激光在平均功率和強度方面，均創(chuàng)造了此類激光脈沖新紀(jì)錄。其平均功率高達(dá)550瓦，超出此前紀(jì)錄50%以上。

此次激光脈沖的持續(xù)時間不足1皮秒，且能以每秒500萬個脈沖的超高速度，有序從激光器中射出。這些超強且“壽命”超短的激光脈沖可用于材料加工、眼科手術(shù)、精密測量等諸多領(lǐng)域，也有望催生更精確的原子鐘。

圖片:getimagev2 (15).jpg

激光腔設(shè)計

中國科學(xué)院物理研究所研究員、博士生導(dǎo)師魏志義解釋道，為制造出這些超短強激光脈沖，團隊使用了“碟片”激光振蕩器。該振蕩器的核心部件是一個厚度僅100微米的薄碟片，其由摻雜鐿原子的晶體構(gòu)成。

最新研究基于兩項技術(shù)創(chuàng)新：首先是利用反射鏡的獨特排列方式放大激光腔內(nèi)的振蕩光。為此，研究團隊巧妙設(shè)計出一種特殊的反射鏡陣列，使光在激光腔內(nèi)循環(huán)往返多次放大。隨后，為將這些放大光轉(zhuǎn)化為高強度的超短脈沖，團隊使用了“半導(dǎo)體飽和吸收鏡（SESAM）”。與普通反射鏡不同，SESAM的反射率會隨著光的強度而變化。當(dāng)光的強度超過某個閾值時，SESAM能夠高效地反射這些光，使激光從連續(xù)模式切換到脈沖模式。

團隊期待能進(jìn)一步將該脈沖壓縮到少周期范圍，這對于產(chǎn)生阿秒脈沖至關(guān)重要。阿秒級脈沖可幫助科學(xué)家更深入地觀察物質(zhì)內(nèi)部的超快物理現(xiàn)象，進(jìn)一步揭示微觀世界隱藏的奧秘。

相關(guān)鏈接：https://dx.doi.org/10.1364/OPTICA.529185