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输出能量4mJ的1kHz飞秒掺钛蓝宝石激光再生放大研究
物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 10 (2014) 104211 输出能量4 mJ 的1 kHz飞秒掺钛蓝宝石激光 再生放大研究 沈忠伟 王兆华 范海涛 秦爽 滕浩 何鹏 魏志义 1)(中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190) 2)(西安电子科技大学物理与光电工程学院, 西安 710126) ( 2013 年12 月27 日收到; 2014 年1 月23 日收到修改稿) 针对高能量千赫兹重复频率飞秒激光的应用需求, 设计了一套采用线性再生腔结构的高效率飞秒钛宝 石激光啁啾脉冲放大系统. 通过优化腔型设计, 在重复频率为1 kHz、单脉冲能量为20 mJ 的527 nm 激光抽 运下, 将展宽后的800 nm 啁啾脉冲激光的能量放大到5.8 mJ, 对应斜效率达到30.7%. 进一步通过色散补偿 压缩脉冲宽度, 获得了单脉冲能量为4 mJ、脉冲宽度为45.7 fs 的输出, 稳定性测量表明激光的能量抖动仅为 0.18% (均方根值). 关键词: 啁啾脉冲放大, 再生放大, 飞秒激光, 线性腔 PACS: 42.60.Da, 42.60.–v, 42.60.By, 42.65.Re DOI: 10.7498/aps.63.104211 激光放大器除了可工作在低重复频率 (如10 Hz, 4 1 引 言 1 Hz, 单发) 外 , 还可以工作在高重复频率 (如千 赫兹甚至更高的重复频率)10 . 当工作于高重复频 20 世纪80 年代, 飞秒激光的问世给激光技术 率时, 虽然激光的峰值功率相对较低 (很难达到太 的发展带来了一场深刻的变革. 特别是啁啾脉冲放 瓦量级), 但其平均功率较高, 稳定性更好. 在阿秒 1 2 11 12 13 大 (CPA) 技术 与飞秒激光技术 的结合奠定了 激光的产生 、超快光谱学 、飞秒微加工 等 超短超强激光研究领域的里程碑. 目前采用必威体育精装版的 大量应用领域中往往需要这些高重复频率的飞秒 CPA 技术, 人们已能获得峰值功率超过拍瓦的超强 激光. 如在微加工领域, 由于在一定的时间内高重 34 激光 , 聚焦后的功率密度达10 —10 W/cm , 复频率的飞秒激光可以发射大量的激光脉冲, 因此 相应的电场比原子内库仑场强几个数量级5 . 飞秒 可以实现更高效率的加工. 并且由于飞秒激光脉冲 强激光所创造的这种极端条件为物理学的发展提 与材料相互作用具有积累效应, 可以采用能量相对 6 供了良好的机遇, 极大地推动了X 射线激光 、实 较低的脉冲实现对材料的加工和改性, 很大程度上 7 8 验室天体物理 、惯性约束核聚变 、激光粒子加 避免了加工过程中裂纹等缺陷的出现和光学击穿 速器9 14 等
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