中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业,以服务重大任务和国家需求为牵引,强化目标导向,注重内外集成协同,加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局,需求牵引,技术引领,合作共赢”的原则,基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势,围绕“一带一路”国家倡议,深化拓展与发达国家实质性合作,夯实海外机构建设,积极培育和发起国际大科学计划,加强国际组织任职推荐,组织相关国际会议等,汇聚各类国际人才,建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式,融入全球创新合作网络,助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视,历届所长亲自主管国际合作。1972年,上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁,标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年,科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估,上海光机所获评“优秀”。2021年,科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估,上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时,对上海光机所近几年取得的系列科技成果,以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
超强激光科学卓越创新简报
(第五百五十七期)
2024年10月9日
上海光机所在激光空气成丝产生三次谐波方面取得进展
近期,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团队研究发现高重频飞秒激光空气成丝诱导的三次谐波存在显著的自抖动,针对这一瓶颈问题,提出了一种基于外加直流电场的解决方案,显著降低了三次谐波的光束指向和强度抖动,为产生稳定、大能量高重复频率紫外和极紫外激光源提供了思路。相关研究成果以Improving the beam pointing and intensity stability of the third harmonic generated in air filament为题发表于Optics & Laser Technology。
紫外和极紫外激光在高分辨率成像、材料加工和先进光谱学等领域有着广泛应用。谐波是获取这些短波长激光的重要手段之一。传统基于非线性晶体的谐波产生方式,受晶体紫外透光截止波长、损伤阈值等限制,较难获得大能量紫外光源。基于激光气体成丝诱导的三次谐波可以突破上述局限。
在该工作中,团队研究了飞秒激光空气成丝诱导三次谐波的稳定性问题,发现高重复频率条件下,激光成丝产生的三次谐波光束抖动显著增强(图1),严重影响了三次谐波的稳定性,成为制约其应用的技术瓶颈。为了解决这一难题,研究团队创新性地引入了外部直流电场,成功抑制了三次谐波光束的指向和强度抖动。实验结果显示,在1 kHz重复频率下,光束指向抖动降低了约50%,强度抖动也得到有效抑制(图2)。这是由于外部电场能够抑制等离子体复合效应,减少脉冲之间因等离子体复合造成的热量沉积,从而降低了由热扩散造成的气流扰度强度。流体动力学数值模拟结果进一步证实了外加直流电场对激光丝等离子体通道稳定性的提升,进而提高了三次谐波的稳定性。该研究不仅为开发高重复频率、高稳定性的大能量紫外和极紫外激光源奠定了基础,也为其在成像、精密加工等领域应用开辟了新的机遇。
该工作得到了国家自然科学基金联合基金项目、上海市科技项目、中国科学院国际合作重点项目等项目的支持。
图1. 不同重复频率下三次谐波(TH)光束指向分布云图。(a)50Hz, (b)100Hz, (c)500Hz, (d)1 kHz。三次谐波光束指向偏差距离(e)及强度抖动(f)随成丝重复频率的变化曲线。红色点表示未成丝时泵浦激光的指向分布。
图2 (a)未施加和施加电场后基于1kHz光丝产生的TH光束指向分布云图。(b)1kHz TH光束指向偏差距离与施加在光丝上电压的关系。(c)1kHz TH的强度抖动与施加在光丝上电压的关系。
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