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超强激光科学卓越创新简报

(第三百一十四期) 

2022年11月2日

上海光机所在超宽带角色散补偿方面取得进展

　　中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在超宽带角色散补偿方面取得新进展。研究人员通过级联使用棱镜和空芯光纤，提出了一种同时具备高效率和高光束质量的超宽带角色散补偿方案。并基于非共线光参量放大器输出的角色散闲频光，开展了理论分析和原理性验证实验工作。实验结果显示：闲频光角色散得到了高效的补偿，且补偿角色散后的闲频光具有很好的光束质量。相关成果以“Angular dispersion compensation for ultra-broadband pulses by using a cascaded prism and hollow-core fiber configuration”为题发表于Optics Express。

　　角色散广泛地存在于各类光学非线性过程中，例如非共线的光参量放大和四波混频过程。在非共线光参量放大中，输出闲频光携带的角色散会导致激光脉冲的时空质量随着传输距离的增加而显著恶化。针对该问题，研究人员提出了一种有机结合棱镜和空芯光纤的超宽带脉冲角色散补偿方案（图1）。该方案通过棱镜先消除大部分的角色散并将其转换成空间啁啾，然后用空芯光纤移除残余角色散和空间啁啾。对于角色散较大的情况还可以通过增加柱面镜组来提高空芯光纤的耦合效率。

　　研究人员基于SEL-100拍瓦激光装置的重频OPCPA样机，利用第一级非共线光参量放大器输出的1250nm角色散闲频光开展了理论分析和原理性验证实验。实验结果（图2）显示：补偿后的闲频光几乎没有残余角色散和空间啁啾，装置的整体透过率达到67%，测得的光束质量为=1.12、=1.04。实验结果展示了该补偿方案的优越性能。该研究工作为拓展高峰值功率激光的波长以及基于高时空质量闲频光提升超高峰值功率OPCPA系统的时域信噪比，提供了关键的技术支持。

　　相关工作得到了国家自然科学基金、上海优秀学术/技术带头人计划、上海市科技重大项目、上海市自然科学基金、中科院青年创新促进会、中国科学院国际合作项目等项目的支持。

　　原文链接 

 

图1 基于棱镜和空芯光纤的超宽带角色散补偿方案原理示意图

图2 角色散补偿后的闲频光：(a)不同位置的光谱；(b)M2测量；(c-d)空芯光纤后25mm、准直后100mm、500mm处的近场光斑;(f)远场光斑

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