近日，上海光机所在超强太赫兹光源、铌酸锂光子芯片、飞秒脉冲等方面取得进展，具体如下：

• 实现基于铌酸锂晶体的超强太赫兹脉冲的能量新纪录13.9mJ

  
  

上海光机所强场激光物理国家重点实验室在新一代超强超短激光综合实验装置上实现了基于铌酸锂晶体的超强THz脉冲的能量新纪录13.9mJ。该成果由北京航空航天大学和上海光机所强场激光物理国家重点实验室，在张江实验室支持下协同中科院物理所、上海科技大学等单位合作完成。

研究团队利用超强超短激光输出的30fs，1.2焦耳脉冲激光，基于倾斜波前技术，实验验证了低温冷却铌酸锂晶体可产生单周期13.9mJ极端强度THz脉冲，从800nm激光到THz的能量转换效率为1.2%，聚焦峰值电场强度约为7.5MV/cm。实验还表明，室温条件下，450mJ的泵浦激光可产生单脉冲能量为1.1mJ的THz脉冲，并观察到泵浦激光的自相位调制效应会导致晶体中的THz增益饱和。

该项研究为基于铌酸锂晶体的亚焦耳级THz的产生奠定了基础，并将激发极端强场太赫兹科学和应用领域的更多创新。

• 实现铌酸锂光学芯片的完整功能集成

此外，强场激光物理国家重点实验室研究团队还实现了铌酸锂薄膜有源无源的同片集成，以低损耗的稳定拼接，实现了铌酸锂光学芯片的完整功能集成。

在这项工作中，该研究团队首次展示了一个鲁棒的低损耗的铌酸锂光子学接口，通过拼接有源和无源铌酸锂得到集成样品，随后，对集成器件的掩模进行单次连续光刻工艺，然后进行化学机械抛光，将掩模图案转移到TFLN衬底，实现单片集成有源无源波导阵列的制备。

该研究通过拼接单晶和掺铒的铌酸锂薄膜衬底，采用单一连续光刻工艺，实现了在拼接处有0.26dB的耦合损耗的单片集成薄膜样品。此外，研究团队还制备了一个四通道波导放大器阵列，在1550nm波长和1530nm波长，每根掺铒波导的净增益分别为5dB和8dB。

拼接无源和有源铌酸锂薄膜基板形成低损耗的光接口，实现无源和有源TFLN光子学的单片集成，集成后具有结构可任意设计，尺寸可调的特点，能够实现按需集成，获得实用化的铌酸锂光子集成芯片，这对于构建全功能铌酸锂光子回路具有重要意义，很大程度促进需要片上光源和放大器的大规模高性能光子器件的发展。该方法具有高可扩展性、高可靠性、高生产速率和高成本效益的有点。

• 在使用级联非线性增益调制产生1.3μm飞秒脉冲中取得新进展

  
  

上海光机所高功率光纤激光技术实验室的研究团队利用1064nm的皮秒脉冲作为泵浦，使用非线性光学增益调制技术，在掺磷光纤中通过二阶级联受激拉曼散射获得了能量为33.7nJ，脉宽为170fs的1319nm飞秒脉冲输出。这项工作为生物成像、三光子探测等应用提供了所需的1.3μm高能量飞秒脉冲光源。

该研究团队之前提出了非线性光学增益调制的方法，并通过次技术获得了位于1120nm和1178nm特殊波段的高相干拉曼飞秒脉冲。波长为1.3μm附近的飞秒脉冲在三光子激发等生物成像技术上起到至关重要的作用。利用非线性光学增益调制技术可以顺利产生1.3μm的超短脉冲激光，但是在常规光纤中，把激光的能量从1064nm转移到1319nm通常需要四阶拉曼过程，增大了该方案的成本与复杂度。而掺磷光纤由于其成分特点，可以通过一级拉曼散射实现较远范围的激光频率移动。

在该项工作中，研究团队利用掺磷光纤的特性，通过二阶非线性光学增益调制技术，获得高质量的1.3μm脉冲输出，并且仍保留了结构简单可靠，级联转换效率高，输出脉冲能量高等优势。在实验演示中，1121nm和1319nm的单频连续激光与1064nm皮秒脉冲泵浦激光通过波分复用器及耦合器一同耦合进入一段拉曼增益光纤。二阶级联转换过程在一段4.5m长的保偏掺磷光纤中完成。在泵浦脉冲能量为96nJ的情况下，二阶1319nm拉曼脉冲输出能量达33.7nJ，压缩后脉冲宽度达170fs。

研究团队还基于广义非线性薛定谔方程开展了数值仿真，通过优化泵浦脉冲宽度和脉冲能量来优化输出结果。理论证明使用1μJ，50ps的1064nm泵浦脉冲，经过1.75m掺磷光纤，可产生668nJ，391fs的1.3μm脉冲输出，转化效率高达67%。这为产生高功率、高效率的1.3μm超快激光光源提供了有效的手段。

来源：上海光机所

微信分享

x

用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈

网站内容来源于互联网、原创，由网络编辑负责审查，目的在于传递信息，提供专业服务，不代表本网站及新媒体平台赞同其观点和对其真实性负责。如因内容、版权问题存在异议的，请在 20个工作日内与我们取得联系，联系方式：021-80198330。网站及新媒体平台将加强监控与审核，一旦发现违反规定的内容，按国家法规处理，处理时间不超过24小时。