近日，中科院上海光機(jī)所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗室孫美智副研究員等人與中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所涂小牛副研究員組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊，提出了一種交叉法珀腔內(nèi)光參量放大技術(shù)（XOPA）新構(gòu)型，并基于SG-Ⅱ 5PW激光裝置前端平臺完成了實(shí)驗論證。相關(guān)成果以“Optical Parametric Amplification in Crossed Fabry㏄erot Cavities”為題，發(fā)表于Laser Photonics Reviews。

光參量放大技術(shù)（OPA）以及啁啾脈沖光參量放大技術(shù)（OPCPA）是當(dāng)前快速發(fā)展的高功率激光系統(tǒng)的重要技術(shù)路線，更是未來數(shù)十到數(shù)百拍瓦激光系統(tǒng)的主流技術(shù)路線。該領(lǐng)域的發(fā)展對激光放大技術(shù)在效率、能量、帶寬、增益、光束質(zhì)量、信噪比以及整形能力等方面提出了全面要求。

研究團(tuán)隊將非線性晶體置于交叉法珀腔內(nèi)，約束信號光與泵浦光實(shí)現(xiàn)多通傳輸、能量轉(zhuǎn)換，階段性消除閑置光，抑制混頻三波能量回流，從而實(shí)現(xiàn)信號光對泵浦光能量的單調(diào)性提取。在實(shí)驗上利用上海硅酸鹽研究所提供的YCOB晶體，實(shí)現(xiàn)了800nm波段信號光對泵浦光轉(zhuǎn)換效率56.28%、光譜寬度120nm的輸出能力；此外，研究人員設(shè)計不相等的雙法珀腔的腔長，實(shí)現(xiàn)了啁啾脈沖信號光的高對比度放大與整形。該項研究表明，XOPA構(gòu)型具備高轉(zhuǎn)換效率前提下的時域、空域與頻域整形能力，且普適于所有波段、所有非線性晶體的非共線光參量放大過程，對提升高功率激光系統(tǒng)綜合性能具有重要意義。

圖1.XOPA構(gòu)型示意圖

圖2.XOPA的7通放大過程的(a)光譜演化與(b)轉(zhuǎn)換效率理論模擬與實(shí)驗結(jié)果

相關(guān)工作得到科技部政府間國際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)項目、國家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項A類項目與上海市揚(yáng)帆計劃項目的支持。

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