單周期飛秒光源被視為產(chǎn)生孤立阿秒光脈沖的“理想”驅(qū)動源，但其產(chǎn)生與表征難度高于少周期飛秒激光，是超快激光領(lǐng)域的難題。目前，僅有少數(shù)研究組報道過單周期飛秒光源的相關(guān)成果，但其綜合指標與下一代高通量阿秒光源對驅(qū)動源的極端要求存在差距。因此，構(gòu)建兼具高重復頻率與高功率特性的單周期飛秒光源，已成為突破下一代高重頻、高通量阿秒光源技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。

近期，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心研究團隊，在單周期飛秒激光產(chǎn)生與表征研究方面取得進展。在飛秒激光傳播過程中，團隊引入弱電離穩(wěn)定機制的超連續(xù)譜，通過調(diào)控氣體電離程度，抑制了等離子體不穩(wěn)定性及色散擾動，將超連續(xù)白光的光譜范圍拓展至350nm至1300nm。在重復頻率50kHz、平均功率13.5W條件下，團隊將脈沖寬度從近200fs壓縮至3.7fs，峰值功率從2.2GW提升至45.8GW，實現(xiàn)了高重頻、高功率、單周期脈沖壓縮目標。

不同單周期脈沖壓縮方案的關(guān)鍵指標對比(左)，超連續(xù)白光光譜展寬(右上)，接近變換極限的單周期飛秒脈沖壓縮結(jié)果(右下)

與以往單周期脈沖壓縮方案相比，這一方案兼顧高重復頻率、高平均功率、高峰值功率及高產(chǎn)生效率等關(guān)鍵指標，實現(xiàn)了多指標協(xié)同優(yōu)化。該成果有望為研發(fā)高重頻、高通量阿秒光源提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，助力高重頻阿秒物理研究。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《光學快報》(Optics Letters)上。研究工作得到中國科學院等的支持。

審核編輯 黃宇