圖 1. (a)FOCUS原理圖;(b)頻率-時間轉換示意圖;(c)實驗裝置圖。

近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光物理聯合實驗室在高分辨率激光脈沖時域任意整形技術研究方面取得進展，相關研究成果以“Nonlinear Spectral-Temporal Manipulation for Chirp-Free Pulse Synthesis at Picosecond Resolution”為題發表于Photonics Research。

光學任意波形發生技術在高能量密度物理、激光微加工及光通信等領域具有廣泛的應用價值。其中，隨機脈沖序列 (Spike Train of Uneven Duration and Delay,STUD) 作為一種可有效抑制激光與等離子體相互作用中各類不穩定性的技術方案，備受關注。然而，當前主流的脈沖整形技術存在時域分辨率不足、記錄長度受限以及存在殘余啁啾等問題，尚難以滿足STUD脈沖的技術要求。

圖 2. (a)和(b)光譜整形圖;(c)和(d)基于四波混頻的光譜轉錄結果圖;(e)和(f)消啁啾的高分辨率激光脈沖序列。

針對上述挑戰，研究團隊創新性地提出一種基于光波導四波混頻的脈沖時域任意整形技術 (Four-wave Optical-waveguided Chirp-free Ultrafast Shaping,FOCUS)，并成功實現了時域分辨率2ps、記錄長度400ps、中心波長可調諧范圍3.5nm的消啁啾脈沖序列輸出。該技術為STUD等方案所需的激光脈沖產生提供了可行的技術路徑，同時具備向集成化光任意波形發生芯片發展的潛力。

該工作得到中國科學院戰略性先導科技專項以及上海市東方英才計劃等項目支持。

審核編輯 黃宇