分脈衝(chong) （divided pulse）與(yu) 光學放大相結合產(chan) 生了分脈衝(chong) 放大（Divided pulse amplification， DPA）技術。近年來，很多課題組又將分脈衝(chong) 應用於(yu) 各種非線性脈衝(chong) 壓縮方案，發展了分脈衝(chong) 非線性壓縮技術，用來提升脈衝(chong) 能量。

本期介紹的第一個(ge) 工作首次將分脈衝(chong) 與(yu) 多通腔壓縮相結合。多通腔壓縮具有很多優(you) 點，比如較高的透過率以及可以對千瓦、毫焦脈衝(chong) 進行安全可靠的非線性壓縮等，然而它也受到腔鏡光學損傷(shang) 閾值和氣體(ti) 電離的限製。為(wei) 了克服這些限製，德國耶拿Limpert課題組將分脈衝(chong) 技術用於(yu) 多通腔壓縮實驗中［1］。實驗裝置如圖1所示，前端是16路基於(yu) 啁啾脈衝(chong) 放大技術（CPA）的光纖激光器，合成後光束直徑是8mm，並通過兩(liang) 級CPA壓縮，可以輸出平均功率200W、脈衝(chong) 能量4mJ、脈衝(chong) 寬度175fs的激光。輸出激光經過兩(liang) 塊BBO晶體(ti) 分成四個(ge) 脈衝(chong) 後進入多通腔中展寬光譜，之後經過BBO晶體(ti) 實現脈衝(chong) 合成，最後使用多片啁啾鏡壓縮合成後的脈衝(chong) 。

圖1：分脈衝(chong) 多通腔非線性壓縮實驗裝置圖［1］

多通腔內(nei) 部充350mbar氬氣，光束通過26次，整個(ge) 係統緊湊且完全被動穩定，整體(ti) 輸出效率84％，最終輸出功率為(wei) 169 W。壓縮前後光譜如圖2左圖所示，壓縮後光譜的20dB 帶寬時約120nm。由於(yu) 時域脈衝(chong) 合成時存在寄生脈衝(chong) 或者不完美合成導致光譜存在調製。圖2右圖中的脈衝(chong) 接近脈衝(chong) 變換極限寬度32fs，在800 fs處可以看到可以忽略不計的小脈衝(chong) ，而在1600 fs處根本看不到任何小脈衝(chong) ，表明具有很好的脈衝(chong) 時域對比度與(yu) 合成效果。

圖2：壓縮前後光譜（左圖）與(yu) 自相關(guan) 曲線（右圖）［1］

本期介紹的第二個(ge) 工作則是將分脈衝(chong) 與(yu) 空芯光纖壓縮相結合，壓縮高能量脈衝(chong) 。利用充有惰性氣體(ti) 的空芯光纖壓縮脈衝(chong) ，要避免自聚焦效應以及氣體(ti) 電離，可采用的方案包括改變脈衝(chong) 偏振態為(wei) 圓偏振、引入氣壓梯度、利用空芯光纖的高階模式等，但這些方法依然不能將可壓縮的脈衝(chong) 能量提升到氣體(ti) 電離閾值之上。G． W． Jenkins等人利用分脈衝(chong) 提升可壓縮的脈衝(chong) 能量，實驗裝置如圖3所示，他們(men) 利用方解石、半波片和偏振器對脈衝(chong) 進行分脈衝(chong) 與(yu) 合成，利用充有Xe氣的空芯光纖作為(wei) 光譜展寬介質，再利用啁啾鏡壓縮合成後的單脈衝(chong) 。

圖3：空芯光纖分脈衝(chong) 壓縮裝置圖［2］

圖4為(wei) 實驗中展寬後的光譜，具有由自相位調製效應展寬的典型旁瓣結構，其中調製條紋間距為(wei) 0．5 nm，與(yu) 方解石引入的 7．2 ps 延遲相匹配。最後使用啁啾鏡引入–18000fs2的色散，將脈衝(chong) 壓縮為(wei) 89 fs，峰值功率為(wei) 變換極限脈衝(chong) 峰值功率的91％，該脈衝(chong) 具有5．0mJ的能量。

圖4：壓縮後光譜與(yu) 脈衝(chong) 曲線［2］

總之，德國耶拿課題組首次成功地將分脈衝(chong) 應用到多通腔非線性脈衝(chong) 壓縮方案中，使用四個(ge) 脈衝(chong) 進行光譜展寬，將現有多通腔壓縮的總輸出脈衝(chong) 能量提升至 3．4 mJ，平均功率為(wei) 169 W。G． W． Jenkins等人使用分脈衝(chong) 來克服空芯光纖壓縮中的電離限製，對於(yu) 單個(ge) 脈衝(chong) ，電離將輸出脈衝(chong) 能量限製為(wei) 2．7 mJ。通過將脈衝(chong) 分成四個(ge) 低能量脈衝(chong) ，該課題組獲得了5．0 mJ的壓縮脈衝(chong) 。

參考文獻：

［1］ Stark， Henning， et al． ＂Divided－pulse nonlinear compression in a multipass cell．＂ Journal of Physics： Photonics 4．3 （2022）： 035001．

［2］ Jenkins， G． W．， Chengyong Feng， and Jake Bromage． ＂Energy scaling beyond the gas ionization threshold with divided－pulse nonlinear compression．＂ Optics Letters 47．6 （2022）： 1450－1453．