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迄今最强超短激光脉冲振荡器问世

2019-11-15 12:04 科技日报　-　

图中展示的是一个商业薄盘磁头。圆盘被单片棱镜包围，单片棱镜借助反射传递泵浦光束。图片来源：物理学家组织网

据物理学家组织网11月13日报道，瑞士科学家于近日展示了一款亚皮秒薄盘激光振荡器，平均输出功率达到创纪录的350瓦，成为超短激光脉冲振荡器的新“标杆”，也为实现更强大的激光器奠定了基础。

超高速激光光源可在基础科学研究和工业应用领域“大显身手”，但为了进一步挑战并突破极限，需要几兆赫重复频率和几百瓦平均输出功率。目前实现这种高功率激光脉冲的一种方法是，按比例增加激光振荡器的输出功率来直接生成它们，而不是仰仗多级放大器系统，因为借助后者实现极为复杂。

苏黎世联邦理工学院（ETH）量子电子研究所的乌苏拉·凯勒小组称，他们已经将按比例增加功率这一方法提升到一个新水平。他们演示了一种新的薄盘激光振荡器，兼具振荡器的简单性、高重复率以及创此类激光器纪录的高平均输出功率。

薄盘激光振荡器的增益介质（激射发生材料）是一块厚约100微米的圆盘。这种几何形状提供了较大的表面积，有助于冷却，但热效应仍是这种激光器功率提升的“拦路虎”，自2012年以来，其最大输出功率为275瓦。

在最新研究中，结合薄盘激光技术领域迄今取得的多项进步，高级研究科学家克里斯托弗·菲利普及其同事让薄盘激光振荡器的平均输出功率达到350瓦，脉冲长度仅0.94皮秒，携带的能量为39微焦，并以8.88兆赫兹的频率重复运行，可立即应用于科学和工业领域。

研究人员解释称，研究的关键是他们找到了一种方法，使泵浦光束能多次增益介质，同时又不造成有害的热效应，从而减小了相关部件承受的压力。

他们认为，新方法稍作修改，输出功率超过500瓦指日可待。而且，随着技术的进一步改进，输出功率未来有望达千瓦级。

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