基于气体高次谐波的高亮度超快相干极紫外光源的研发

高平均功率、高峰值功率是超快激光技术发展的重要趋势,也是拓展其应用范围的关键。利用超高重复频率光纤激光器,开发了两套腔外脉冲再压缩模块,通过气体高次谐波技术,获得了高亮度超快相干极紫外光源。结合三维强场近似理论模型,分别从实验和理论上对驱动脉冲能量和脉冲宽度、气体种类、气体压强以及Z方向上的光场耦合情况等重要相位匹配条件进行了系统的研究。在500 kHz重复频率的驱动下,获得了高亮度的21~40 nm高次谐波信号,各阶次谐波信号的光子数通量均超过1.6×10^(10)photon/s,最强阶次谐波为第35阶谐波(29.4 nm),其光子数通量为1.8×10^(12)photon/s,能量转换效率为5×10^(-7)。基于该实验线路,进一步优化驱动脉冲宽度和脉冲能量,并结合毛细管气体单元,可实现更短波长(约为10 nm)的高亮度超快相干极紫外光源,为纳米结构成像、原子分子和新型材料表面超快动力学过程、极紫外波段光学元器件损伤和性能测试等提供综合实验平台。