近日，中國科學(xué)院上海光機所高功率激光物理聯(lián)合實驗室在高峰值功率皮秒深紫外激光光源研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以High－peak－power picosecond deep－UV laser sources為題發(fā)表于Optics Express。

圖1 近二十年ns、ps和fs時間尺度下（a） 260和（b） 200nm波段重頻深紫外激光源輸出峰值功率

深紫外激光源在激光物理、工業(yè)制造、光譜學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。如在非線性光學(xué)領(lǐng)域，深紫外脈沖可以產(chǎn)生強非線性展寬、多光子電離、光化學(xué)分解等豐富的物理機制。在光譜學(xué)方面，深紫外激光器是環(huán)境監(jiān)測、測量的重要工具之一。然而，目前深紫外激光光源的產(chǎn)生一直面臨著高效、高峰值功率等方面的挑戰(zhàn)。

圖2 （a）實驗示意圖，（b）光譜測量，（c）深紫外脈寬測量

圖3 （a）－（c）轉(zhuǎn)換效率隨入射能量的變化曲線。（d）－（h）近場光斑。（g）－（i）遠(yuǎn)場光斑。

在這項工作中，研究人員基于1 μm波段激光的高效四次諧波和五次諧波產(chǎn)生，同時展示了260和210 nm兩個波段的高峰值功率皮秒深紫外激光源。在263．2和210．5 nm均實現(xiàn)了超過GW水平的峰值功率輸出，峰值功率最高分別達(dá)到2．13 GW和1．38 GW，轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到42．9％和28．8％。同時，基于這一深紫外光源，研究人員還系統(tǒng)地表征了典型雙折射和非線性硼酸鹽晶體（包括α－BBO、β－BBO、LBO和CLBO）的深紫外光學(xué)性質(zhì)。實驗結(jié)果從三方面分別代表了目前ps重頻深紫激光最高輸出峰值功率、最高轉(zhuǎn)換效率、及最綜合的硼酸鹽晶體深紫外光學(xué)特性表征。本項工作將有助于進(jìn)一步實現(xiàn)超高峰值功率深紫外及真空紫外激光光源的產(chǎn)生，并在科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮關(guān)鍵應(yīng)用。

相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、中科院先導(dǎo)專項課題等項目的支持。

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