《表5 掺镱薄片振荡器的典型研究结果a)》

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《高重复频率高次谐波驱动源技术》

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a) TDL:thin-disk laser，薄片激光；SESAM:semiconductor saturable absorber mirror，半导体可饱和吸收镜；KLM:Kerr-lens mode locking，克尔透镜锁模

进一步缩短Yb全固态放大器输出飞秒激光的脉冲宽度是提升其峰值功率实现高效率驱动HHG的关键.基于自相位调制效应的腔外非线性压缩手段，在压缩脉冲的同时产生的底部基座会改变脉冲形状，进而影响脉冲压缩质量.目前报道的Yb全固态放大器的种子振荡器脉冲宽度多在100 fs左右，限制了其直接输出窄激光脉冲的可能性.通过增加种子激光的光谱带宽并抑制增益窄化效应，能使Yb全固态放大器直接输出更短的脉冲宽度.我们课题组近几年深入研究了半导体激光器泵浦的克尔透镜锁模Yb振荡器技术[115，116].2015年，利用半导体激光器泵浦Yb:CALYO晶体，实现了33 fs的超短脉冲输出[117]，光谱半高宽接近50 nm，支持的傅里叶变换极限脉宽仅为24 fs，平均功率为36 m W.为实现再生放大过程中注入种子激光功率的可调性，2019年，使用高亮度976 nm光纤激光器泵浦Yb:CA-LYO晶体，实现了平均功率大于2 W、最短脉冲宽度36 fs的超短脉冲输出[118]，是目前国际上同一功率水平的Yb全固态振荡器获得的最短脉冲宽度.结合上述高重复频率驱动光源的发展趋势和本课题组的研究进展，我们计划使用平均功率大于1 W、脉冲宽度小于40 fs、重复频率80 MHz的全固态振荡器作为种子激光（光谱半高宽超过40 nm），经高重频普克尔盒系统选单至1 MHz，之后通过啁啾体布拉格光栅展宽至百皮秒量级后注入再生腔进行放大，最后通过透射光栅对放大脉冲进行时域压缩，技术路线如图7所示.针对高重频高功率再生放大实验的难点，本方案拟解决以下三个关键问题:一是高功率连续泵浦下激光晶体处的热管理，包括增益介质处的热积聚分析和高效率的换热设计；二是增益窄化抑制，计划使用光谱调制和非线性管理两种手段最大限度地克服放大过程中激光脉冲频域成分的缺失；三是高重频再生放大动力学过程的分析，主要研究内容是激光脉冲的倍周期分叉现象（增益变化导致的输出脉冲能量混沌状态）.在解决上述问题的基础上，我们计划从Yb全固态放大器直接输出重复频率1 MHz、单脉冲能量10～50μJ、脉冲宽度小于50 fs、峰值功率大于200 MW的飞秒激光，通过光学聚焦用以直接驱动HHG，最终实现高次谐波驱动光源的紧凑化、便捷化设计，为不断拓展的极紫外激光的应用研究注入新动力.进一步，有望通过一级非线性压缩获得少周期量级飞秒脉冲，结合载波包络相位锁定技术，为兆赫兹量级孤立阿秒脉冲的产生提供新手段.