极紫外飞秒光学频率梳的产生与研究进展

飞秒光学频率梳对光学频率精密测量和超快科学的发展起到了至关重要的作用,而将其拓展至极紫外波段,即可作为阿秒脉冲、紫外非线性光学、电子跃迁光谱探测以及量子电动力学等研究的有力工具.极紫外飞秒光学频率梳需要通过高重复频率、高峰值功率的飞秒激光驱动高次谐波间接产生.本文从极紫外飞秒光学频率梳的产生原理出发,首先对其驱动源参数要求以及获取方式进行了介绍,分别对比了啁啾脉冲放大技术、光参量啁啾脉冲放大技术、光纤放大技术和飞秒共振增强放大技术用于驱动极紫外飞秒光学频率梳产生的优缺点及适用性.其次,针对共线和非共线产生高次谐波的两种方式,详细阐述了国际上常用的几种极紫外飞秒光学频率梳的耦合输出方法.最后,从基于飞秒共振增强腔、光参量啁啾脉冲放大器和由振荡器直接产生的极紫外飞秒光学频率梳三个角度出发,对其研究进展进行了综述,并对目前尚待优化的问题进行了总结.

飞秒激光共振增强腔的理论与实验研究

飞秒激光共振增强腔在非线性光学、精密光谱学等研究领域有重要应用,尤其是近年来已成为产生高重频紫外光梳的强大工具.采用循环稳定电场方法分析了飞秒激光脉冲在共振增强腔中的增强和色散特性,给出了增强倍数与精细度的关系及共振带宽与精细度和腔内色散量的关系.实验上实现了175 MHz,15 fs的宽谱飞秒激光脉冲的共振增强,增强倍数约为10倍左右.

极紫外光学频率梳的频谱拓展与功率提升(特邀)

频谱覆盖范围和输出功率是衡量极紫外光学频率梳(简称“极紫外光梳”)性能和实现其广泛应用的重要参考依据。本研究利用固体芯光子晶体光纤展宽驱动光光谱,采用啁啾镜精确补偿色散,以实现驱动光源脉宽的压缩,进而提升飞秒共振增强腔内峰值功率,达到拓展极紫外光梳频谱覆盖范围与提升其输出功率的目的。最终实现了重复频率约为80 MHz、平均功率约为50 W、脉宽约为56 fs的驱动光脉冲,以及高达9.3×10^(13)W/cm^(2)的峰值光强。结合Xe、Kr以及Ar的高次谐波产生过程,实现了最短波长约为30 nm(对应35阶谐波)的极紫外光梳,其61 nm(对应17阶谐波)处的耦合输出功率可达9.3μW。本研究为后续利用极紫外光梳实现少电子原子分子的精密光谱测量奠定了窄线宽光源方面的基础。