德国科学家发明高色散反射镜 可缩短飞秒激光器

编辑:站酷工作室 发布于2019-09-19 15:12

  目前掺钛蓝宝石飞秒激光器是利用棱镜或光栅组成的光学系统,来进行放大前后的脉冲伸展及压缩,不过这类系统损耗既高,对校准又很敏感。最近,德国科学家发现高色散反射镜(high dispersion mirror, HDM)可以取代棱镜和光栅,让小型激光器产生高效率的输出。

  这个由Ludwog-Maximilians大学及Max-Planck量子光学研究所共组的团队相信,低损耗的HDM可以取代传统啁啾脉冲放大器(chirped-pulse amplifier)中的棱镜以及光栅,而且还多了控制高阶色散的优势。他们将HDM应用在啁啾脉冲掺钛蓝宝石振荡器及Yb:YAG碟型振荡器中,获得约2×104 fs2的群延迟色散(group delay dispersion, GDD),而总损耗只有约2%。

  成员之一的Vladimir Pervak指出,要以棱镜使激光器系统达到高色散,需要的光程可能长达10 m,相形之下采用HDM的系统可以非常紧密,只要约10 cm就可以达到相同色散效果。

  为了制作HDM,研究人员以磁控溅镀法交错沉积折射率分别为2.12及1.47(@800 nm)的氧化钽(Ti2O5)和二氧化硅(SiO2)层,膜厚介于25至400 nm,得到的HDM总厚度约10 μm。HDM结构的总群延迟是穿透作用(penetration effect)及干涉作用的综合效果。

  Pervak承认HDM在制作上的困难会限制其应用,但是它们的优点值得这些努力。与棱镜相较,HDM提供的输出效率更高,没有频宽限制,能使系统更小巧,而且能制造出干净无附庸的脉冲。不过由于HDM对误差极度敏感,要以现行的技术如电子束蒸镀及离子束溅射来制造,恐怕有困难。

  尽管如此,研究人员下一步打算使用HDM去制作啁啾脉冲放大器。目前已经有几个德国团队在使用这种反射镜,而Pervak的团队希望能将他们的研究商品化。