近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部在超寬帶高閾值低色散鏡研究中取得新進(jìn)展。研究人員提出了一種類駝峰結(jié)構(gòu)反向啁啾超寬帶低色散鏡，以實(shí)現(xiàn)寬帶、平滑色散和低敏感性等性能。基于此結(jié)構(gòu)，將低色散鏡的設(shè)計(jì)帶寬拓展至240nm，可支持亞11fs超快脈沖的低色散高效率傳輸。相關(guān)研究成果以“Ultra-broad bandwidth low-dispersion mirror with smooth dispersion and high laser damage resistance”為題，發(fā)表在Optics Letters上。

超寬帶高閾值低色散鏡需要同時(shí)具備超寬帶、高反射、低色散以及高閾值等特性，是超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)用于光束方向控制和傳輸?shù)年P(guān)鍵元件，也是應(yīng)用最多的元件之一。隨著峰值功率的不斷提升，其對低色散鏡的帶寬、色散以及閾值提出了更高的要求。

研究團(tuán)隊(duì)針對布拉格反射鏡的帶寬無法滿足下一代拍瓦激光裝置需求的問題，提出了反向啁啾寬帶低色散鏡結(jié)構(gòu)，利用膜層結(jié)構(gòu)間的光譜、色散互補(bǔ)特性，有效展寬布拉格反射鏡的反射帶寬和色散帶寬，在不影響色散平滑性的同時(shí)兼顧低敏感性和高抗激光損傷性能，同時(shí)此膜系結(jié)構(gòu)相對簡單，對于膜層誤差不敏感，可推廣應(yīng)用到大尺寸低色散鏡制備中，基于TiO2/SiO2膜層材料組合，可將反射帶寬推展至240nm。并基于上海極端光裝置前端OPCPA系統(tǒng)自行搭建的損傷測試平臺(tái)對其損傷特性開展了實(shí)驗(yàn)研究，表征了其損傷閾值和損傷形貌，新型低色散反射鏡損傷閾值與布拉格反射鏡相當(dāng)。本項(xiàng)目研制的超寬帶高閾值低色散鏡可支持亞11fs超強(qiáng)超短激光脈沖輸出，有望應(yīng)用于下一代拍瓦激光裝置中。

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圖1.反向啁啾結(jié)構(gòu)低色散鏡示意圖

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圖2.反向啁啾超寬帶低色散鏡理論設(shè)計(jì)曲線

相關(guān)工作得到了中意政府間國際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、博士后科學(xué)基金等支持。

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