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超强激光科学卓越创新简报

(第六百九十四期)

2025年8月6日

上海光机所在真空紫外至可见光波段高效率连续可调谐色散波辐射研究中取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所超强激光科学与技术全国重点实验室与罗素先进光波科学中心团队，基于紧凑型级联空芯毛细管光纤系统，成功实现147-520 nm波段连续可调谐色散波高效产生。相关研究成果以“Tunable VUV-to-VIS ultrafast pulses generation in hollow capillary fibers with 15.7% dispersive-wave efficiency at 320 nm”为题，发表于Optics Express。

充气空芯毛细管光纤具有高损伤阈值、宽带传输窗口、色散与非线性灵活调控等优点，是超短脉冲压缩与高效频率变换等领域的理想研究平台。基于充气空芯毛细管光纤的色散波辐射技术，能够使近红外驱动激光脉冲高效率频率变换至短波长光谱区，调谐范围覆盖可见光至真空紫外波段，是产生高品质、超短脉宽、波长连续可调谐飞秒激光的前沿技术。近年来，研究团队系统地开展了空芯毛细管光纤中可调谐紫外色散波辐射研究，取得了一系列创新研究成果，包括成功实现微焦级紫外色散波的高精度时域测量[Optics Letters 47,4830 (2022)]，孤子分裂驱动的超宽谱紫外色散波辐射[Nature Communications 15,8671 (2024)]，单级空芯毛细管光纤可调谐紫外色散波产生[Optics Letters 50,2606 (2025)]等。

近期，研究团队发展了紧凑型级联空芯毛细管光纤的可调谐色散波辐射装置。通过系统优化空芯光纤、光纤内填充气体的类型与气压以及驱动激光脉冲等参数，实现了从真空紫外至可见光波段（147-520 nm）的宽带连续可调谐超快激光输出，调谐范围相比此前报道的同类型装置拓宽2倍以上。此外，通过色散波蓝移效应调控，显著提升了深紫外至近紫外波段（200-360 nm）的色散波脉冲能量转化效率。特别是在320 nm波长处，实现了15.7%的高转换效率（当前该波段最高纪录）。该成果为开发紧凑型真空紫外-可见光波段连续可调谐超快激光源提供了关键技术路径，在超快光谱学与超快电子学等领域具有重要的应用前景。

相关研究得到了国家自然科学基金，上海市科技创新行动计划等项目的支持。

原文链接

图 1(a) 真空紫外至可见光波段连续可调谐色散波光谱，(b)和(c) 深紫外至近紫外波段色散波能量与效率。

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