基于低温倍频混合腔放大器的绿光激光器问世

       《OPTICS EXPRESS》最近报道了基于低温倍频混合腔放大器的130W绿光激光器。调Q高功率脉冲绿光激光器广泛应用在科研和工业领域，如激光加工，激光材料处理，以及目前最常见的钛宝石飞秒激光器均采用此类激光器作为泵浦（以掺Nd类调Q倍频激光器为主）。但这类激光器通常由于光束质量因子（M2因子）大，并且脉宽相对较长，无法应用在精细激光加工等场合。目前已证明，皮秒激光和亚皮秒激光在OPCPA试验中是最为理想的泵浦源，因此研发出高功率，脉宽窄的皮秒绿光激光器的需要十分迫切。低温倍频混合腔放大器的方法正是其中一条有效的途径。

       实验装置如图所示，振荡器是重复频率为78MHz的光纤飞秒锁模激光器，经过CPA系统之后得到了6W，脉宽小于10ps的78 MHz激光脉冲，再经过用液氮冷却的两通Yb:YAG放大器，最终得到了240-287W的皮秒红外激光，波长为1029nm。倍频以LBO作为倍频介质，其原因是因为LBO晶体有着高的损伤阈值，高的非线性系数，以及相位匹配一类条件下不存在明显的走离效应。用f = 100mm的透镜将1029nm红外光聚焦到LBO晶体中，聚焦光斑大小约为65um。

       实验表明，当LBO晶体中心被放置在焦点略后方的位置，可以得到最大效率的倍频转换。对LBO晶体的温度进行了精确地控制。随着红外激光的能量的提高，烤炉温度随之降低，以补偿由于LBO晶体吸收绿光产生的热效应。由于LBO对绿光的吸收大于对红外光的吸收，所以在LBO晶体内部存在从后到前的温度梯度，输出面的温度要高于入射面的温度，这一现象在很大程度上限制了LBO晶体的倍频效率。最终该实验得到了130W，重复频率为78MHz的绿光输出，波长为514.5nm，脉宽为6.4ps，倍频效率为54%，这是目前已有报道中倍频效率最高的绿光皮秒激光器。