圖1 (a) 實(shí)驗(yàn)裝置，(b) 紫外色散波輻射的相位匹配曲線，(c) 可調(diào)諧紫外色散波光譜測(cè)量。

近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所超強(qiáng)激光科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與羅素先進(jìn)光波科學(xué)中心團(tuán)隊(duì)在基于單級(jí)空芯毛細(xì)管光纖的可調(diào)諧紫外色散波產(chǎn)生研究中取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Tunable?ultraviolet dispersive-wave emission driven directly by 40-fs Ti:sapphire laser pulses in a hollow capillary fiber”為題，發(fā)表于Optics?Letters。

充氣空芯毛細(xì)管光纖憑借高損傷閾值、寬帶傳輸窗口、色散與非線性靈活可控等優(yōu)勢(shì)，為超快激光脈沖壓縮及頻率變換等研究提供了理想平臺(tái)?；诔錃饪招久?xì)管光纖的紫外色散波輻射技術(shù)，可將近紅外激光高效轉(zhuǎn)換至深紫外(200-300 nm)乃至真空紫外(100-200 nm)波段，并具備波長(zhǎng)連續(xù)調(diào)諧能力，是產(chǎn)生高品質(zhì)、可調(diào)諧紫外飛秒激光的前沿技術(shù)。近年來，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地開展了空芯毛細(xì)管光纖中可調(diào)諧紫外色散波輻射研究，取得了一系列創(chuàng)新研究成果，包括成功實(shí)現(xiàn)微焦級(jí)紫外色散波的高精度時(shí)域測(cè)量 [Optics Letters 47, 4830 (2022)]，孤子分裂驅(qū)動(dòng)的超寬譜紫外色散波輻射[Nature Communications 15, 8671 (2024)]等。

近期，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了基于單級(jí)空芯毛細(xì)管光纖的可調(diào)諧紫外超快激光產(chǎn)生機(jī)理。實(shí)驗(yàn)上使用40 fs鈦寶石激光脈沖直接驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)度1 m、芯徑100 μm的充氣空芯毛細(xì)管光纖，成功獲得微焦級(jí)的紫外色散波脈沖。通過精準(zhǔn)調(diào)節(jié)光纖內(nèi)填充氣體的種類和氣壓，可實(shí)現(xiàn)185-450 nm波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)諧的超快紫外激光輸出。特別在長(zhǎng)波長(zhǎng)(320 - 450 nm)的色散波產(chǎn)生過程中，采用拉曼活性氣體可誘導(dǎo)選擇性能量耗散機(jī)制：該機(jī)制通過定向消耗特定的光譜成分能量，有效抑制非線性演化過程中的脈沖分裂現(xiàn)象，最終獲得輪廓平滑的色散波光譜。該研究采用單級(jí)光纖架構(gòu)實(shí)現(xiàn)光路高度集成，顯著簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)紫外色散波產(chǎn)生的復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且產(chǎn)生的寬帶可調(diào)諧紫外超快激光有望應(yīng)用于先進(jìn)光譜學(xué)與質(zhì)譜學(xué)等領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇