近日，中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室在高峰值功率皮秒深紫外激光光源研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以High-peak-power picosecond deep-UV laser sources為題發(fā)表于Optics Express。

深紫外激光源在激光物理、工業(yè)制造、光譜學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。如在非線(xiàn)性光學(xué)領(lǐng)域，深紫外脈沖可以產(chǎn)生強(qiáng)非線(xiàn)性展寬、多光子電離、光化學(xué)分解等豐富的物理機(jī)制。在光譜學(xué)方面，深紫外激光器是環(huán)境監(jiān)測(cè)、測(cè)量的重要工具之一。然而，目前深紫外激光光源的產(chǎn)生一直面臨著高效、高峰值功率等方面的挑戰(zhàn)。

在這項(xiàng)工作中，研究人員基于1 μm波段激光的高效四次諧波和五次諧波產(chǎn)生，同時(shí)展示了260和210 nm兩個(gè)波段的高峰值功率皮秒深紫外激光源。在263.2和210.5 nm均實(shí)現(xiàn)了超過(guò)GW水平的峰值功率輸出，峰值功率最高分別達(dá)到2.13 GW和1.38 GW，轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到42.9%和28.8%。同時(shí)，基于這一深紫外光源，研究人員還系統(tǒng)地表征了典型雙折射和非線(xiàn)性硼酸鹽晶體(包括α-BBO、β-BBO、LBO和CLBO)的深紫外光學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果從三方面分別代表了目前ps重頻深紫激光最高輸出峰值功率、最高轉(zhuǎn)換效率、及最綜合的硼酸鹽晶體深紫外光學(xué)特性表征。本項(xiàng)工作將有助于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)超高峰值功率深紫外及真空紫外激光光源的產(chǎn)生，并在科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮關(guān)鍵應(yīng)用。

圖1. 近二十年ns、ps和fs時(shí)間尺度下(a) 260和(b) 200nm波段重頻深紫外激光源輸出峰值功率

圖2. (a)實(shí)驗(yàn)示意圖，(b)光譜測(cè)量，(c)深紫外脈寬測(cè)量

圖3. (a)-(c)轉(zhuǎn)換效率隨入射能量的變化曲線(xiàn)。(d)-(h)近場(chǎng)光斑。(g)-(i)遠(yuǎn)場(chǎng)光斑。

相關(guān)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、中科院先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)課題等項(xiàng)目的支持。

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