近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究團(tuán)隊獲得了脈沖能量91mJ、脈寬470ps的355nm激光脈沖，三倍頻轉(zhuǎn)換效率高達(dá)76%，這是目前已知的重頻皮秒固態(tài)激光器中實現(xiàn)的MAX三倍頻轉(zhuǎn)換效率，相關(guān)成果發(fā)表于《高功率激光科學(xué)與工程》（High Power Laser Science and Engineering）。

　　高功率紫外激光在激光預(yù)處理、微納加工、量子光學(xué)和非線性光學(xué)測量等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用需求。對于重頻亞納秒和皮秒紫外激光器來說，由于缺乏精確的時空調(diào)制，三倍頻轉(zhuǎn)換效率通常低于50%。因此需要提高激光脈沖的時空填充系數(shù)，使激光脈沖在時間和空間上各點的功率密度保持一致，以提高三倍頻轉(zhuǎn)換效率。

　　文章中的紫外激光器由前端可編程種子源、光隔離系統(tǒng)、再生放大器（RA）、光束整形器、主放大系統(tǒng)（MA）、諧波轉(zhuǎn)換單元等部分組成。研究人員通過精確調(diào)控Nd:YAG激光器放大后基頻激光脈沖的時間波形和空間分布，以提高其時空填充系數(shù)。

　　120mJ、100Hz的1064nm激光脈沖通過兩塊LBO晶體進(jìn)行三倍頻后獲得了脈沖能量為91mJ、脈寬470ps的355nm激光脈沖，三倍頻轉(zhuǎn)換效率高達(dá)76%，脈沖能量穩(wěn)定性在3小時優(yōu)于1.07%（RMS），這是目前已知的重頻皮秒固態(tài)激光器中實現(xiàn)的MAX三倍頻轉(zhuǎn)換效率。該激光器正在被上海光機所薄膜光學(xué)實驗室使用進(jìn)行DKDP晶體的亞納秒激光預(yù)處理研究。

　　相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金項目、國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)/技術(shù)帶頭人計劃、上海市市級科技重大專項、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。

　　圖1 時域可編程紫外激光器光路原理圖以及輸出光束近場光斑

　　圖2 （a）激光理想平頂光束聚焦和實際各波長激光聚焦測量的能量集中度曲線，以及在MAX能量時測得的遠(yuǎn)場光斑：（b）355 nm，（c） 532 nm，（d）1064 nm