近期，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在超強超短激光相幹合束壓縮新技術方麵取得新進展。研究團隊提出了利用毛細管實現大能量超短脈衝(chong) 的相幹合束以及後壓縮，首次驗證了相幹合束壓縮（Combination and Compression，C+C)的激光峰值功率提升技術。相關(guan) 研究成果發表於(yu) 《光子學研究》（Photonics Research）。

　　超強超短激光的出現與(yu) 持續迅猛發展，為(wei) 人類提供了前所未有的全新實驗手段與(yu) 極端物理條件。超強超短激光在激光加速、阿秒科學、材料科學、等離子體(ti) 物理、天體(ti) 物理、高核醫學等領域具有重大應用價(jia) 值。目前，利用啁啾脈衝(chong) 放大（CPA）技術，可實現10 PW級的峰值功率輸出。但受限於(yu) 增益材料的尺寸以及係統光學元件的損傷(shang) 閾值，單路CPA輸出功率的進一步提升成為(wei) 了瓶頸，急需發展後CPA時代的峰值功率提升新方案。

　　研究團隊基於(yu) 前期已建立的國際領先的中紅外激光技術驗證平台[Opt. Lett. 43, 2197 (2018); Photon. Res. 8, 421 (2020)]，在實驗上首次開展了相幹合束壓縮（C+C）的峰值功率提升技術演示。中紅外激光脈衝(chong) 由於(yu) 其波長長，因此其合束的相對相位的穩定性更高，更不容易受外部因素的影響。研究人員將兩(liang) 路光參量啁啾脈衝(chong) 放大（OPCPA）輸出的大能量中紅外飛秒激光同步注入充滿惰性氣體(ti) 的毛細管內(nei) ，利用自相位調製光譜展寬原理，實現了峰值功率的顯著提升（相比單路注入峰值功率提升7倍）。同時，由於(yu) 毛細管的模式選擇效應，這種方法有效解決(jue) 的了傳(chuan) 統相幹合束引起的遠場焦斑調製，獲得了近完美的輸出光束質量。研究人員還進一步驗證了輸出激光的時空相幹性，證實了該合束方案的有效性。

　　所演示的“C+C”技術方案可以進一步擴展到4路以及更多路激光合束，為(wei) 超強超短激光峰值功率的進一步提升提供一種有效手段。同時所發展的大能量周期量級中紅外超強超短激光為(wei) 強場物理研究提供了一種高效的工具，將極大地推動相關(guan) 前沿領域的發展。

　　超強超短激光相幹合束示意圖