圖1 (a) 實驗裝置，(b) 紫外色散波輻射的相位匹配曲線，(c) 可調諧紫外色散波光譜測量。

近期，中國科學院上海光學精密機械研究所超強激光科學與技術全國重點實驗室與羅素先進光波科學中心團隊在基于單級空芯毛細管光纖的可調諧紫外色散波產(chǎn)生研究中取得進展。相關研究成果以“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，為超快激光脈沖壓縮及頻率變換等研究提供了理想平臺。基于充氣空芯毛細管光纖的紫外色散波輻射技術，可將近紅外激光高效轉換至深紫外(200-300 nm)乃至真空紫外(100-200 nm)波段，并具備波長連續(xù)調諧能力，是產(chǎn)生高品質、可調諧紫外飛秒激光的前沿技術。近年來，研究團隊系統(tǒng)地開展了空芯毛細管光纖中可調諧紫外色散波輻射研究，取得了一系列創(chuàng)新研究成果，包括成功實現(xiàn)微焦級紫外色散波的高精度時域測量 [Optics Letters 47, 4830 (2022)]，孤子分裂驅動的超寬譜紫外色散波輻射[Nature Communications 15, 8671 (2024)]等。

近期，研究團隊系統(tǒng)研究了基于單級空芯毛細管光纖的可調諧紫外超快激光產(chǎn)生機理。實驗上使用40 fs鈦寶石激光脈沖直接驅動長度1 m、芯徑100 μm的充氣空芯毛細管光纖，成功獲得微焦級的紫外色散波脈沖。通過精準調節(jié)光纖內填充氣體的種類和氣壓，可實現(xiàn)185-450 nm波長連續(xù)可調諧的超快紫外激光輸出。特別在長波長(320 - 450 nm)的色散波產(chǎn)生過程中，采用拉曼活性氣體可誘導選擇性能量耗散機制：該機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。該研究采用單級光纖架構實現(xiàn)光路高度集成，顯著簡化了傳統(tǒng)紫外色散波產(chǎn)生的復雜系統(tǒng)設計，并且產(chǎn)生的寬帶可調諧紫外超快激光有望應用于先進光譜學與質譜學等領域。

審核編輯 黃宇