近日，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究團隊獲得了脈沖能量91mJ、脈寬470ps的355nm激光脈沖，三倍頻轉換效率高達76%，這是目前已知的重頻皮秒固態(tài)激光器中實現(xiàn)的MAX三倍頻轉換效率，相關成果發(fā)表于《高功率激光科學與工程》（High Power Laser Science and Engineering）。

　　高功率紫外激光在激光預處理、微納加工、量子光學和非線性光學測量等領域有著廣泛的應用需求。對于重頻亞納秒和皮秒紫外激光器來說，由于缺乏精確的時空調制，三倍頻轉換效率通常低于50%。因此需要提高激光脈沖的時空填充系數(shù)，使激光脈沖在時間和空間上各點的功率密度保持一致，以提高三倍頻轉換效率。

　　文章中的紫外激光器由前端可編程種子源、光隔離系統(tǒng)、再生放大器（RA）、光束整形器、主放大系統(tǒng)（MA）、諧波轉換單元等部分組成。研究人員通過精確調控Nd:YAG激光器放大后基頻激光脈沖的時間波形和空間分布，以提高其時空填充系數(shù)。

　　120mJ、100Hz的1064nm激光脈沖通過兩塊LBO晶體進行三倍頻后獲得了脈沖能量為91mJ、脈寬470ps的355nm激光脈沖，三倍頻轉換效率高達76%，脈沖能量穩(wěn)定性在3小時優(yōu)于1.07%（RMS），這是目前已知的重頻皮秒固態(tài)激光器中實現(xiàn)的MAX三倍頻轉換效率。該激光器正在被上海光機所薄膜光學實驗室使用進行DKDP晶體的亞納秒激光預處理研究。

　　相關工作得到了國家自然科學基金項目、國家重點研發(fā)計劃、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、上海市優(yōu)秀學術/技術帶頭人計劃、上海市市級科技重大專項、中國科學院青年創(chuàng)新促進會的支持。

　　圖1 時域可編程紫外激光器光路原理圖以及輸出光束近場光斑

　　圖2 （a）激光理想平頂光束聚焦和實際各波長激光聚焦測量的能量集中度曲線，以及在MAX能量時測得的遠場光斑：（b）355 nm，（c） 532 nm，（d）1064 nm