近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光元件技術與工程部在低色散鏡寬光譜損傷機制研究中取得新進展。相關研究成果以“Ultra-broad-spectrum laser-pulse damage of low-dispersion mirrors”為題，發(fā)表在Optical Materials上。

光參量啁啾脈沖放大技術被認為是實現(xiàn)百拍瓦甚至艾瓦超強超短激光最有前景的方案，低色散鏡則是超強超短激光系統(tǒng)中用于方向控制以及能量傳輸的關鍵元件，然而，其在寬光譜200nm激光作用下?lián)p傷研究鮮有報道、損傷機制仍不明確，限制了寬波段低色散鏡損傷性能的提升。

研究團隊基于上海極端光裝置前端光參量啁啾脈沖放大系統(tǒng)搭建了200nm寬光譜納秒和飛秒損傷測試平臺，系統(tǒng)性地驗證了寬帶低色散鏡在寬光譜納秒、飛秒脈沖激光作用下的損傷特性。由于時空啁啾的存在，寬光譜納秒損傷表現(xiàn)出高度的確定性；檢驗了常規(guī)保護層技術的保護作用僅限于中心波段，而反射帶邊緣分量會引起電場增強，保護層能否提升閾值取決于電場保護與電場增強兩種作用的競爭關系；此外發(fā)現(xiàn)了膜層材料之間的熱力學匹配是進一步提升閾值的關鍵。針對寬光譜的飛秒脈沖損傷，構建了包含光譜寬度信息的綜合電場表達式，獲得不同光譜帶寬下超快激光薄膜損傷特性，建立了光譜帶寬與薄膜損傷閾值的對應關系，為寬波段低色散鏡損傷性能提升提供了理論支撐。寬光譜損傷機制研究將為寬波段低色散鏡損傷性能提升提供了理論支撐，為進一步提高寬帶低色散鏡損傷閾值奠定基礎。

圖1.寬光譜損傷測試平臺示意圖

圖2.寬帶色散鏡損傷形貌

相關工作得到了中意政府間國際科技創(chuàng)新合作重點項目、國家自然科學基金委、中國科學院青年創(chuàng)新促進會、博士后科學基金等支持。

相關鏈接：https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.113763