近期，中國科學院上海光學精密機械研究所邵建達研究員、晉雲(yun) 霞研究員團隊和張江實驗室李朝陽研究員在超寬帶脈衝(chong) 壓縮光柵領域取得突破性進展。研究團隊針對單周期脈衝(chong) 壓縮需求，成功研製超400 nm寬帶金光柵，其在750-1150 nm 的波長範圍內(nei) 衍射效率大於(yu) 90%，比現役金光柵帶寬提升近一倍，並且其研製口徑可進一步推向米量級。相關(guan) 成果以“400nm ultra-broadband gratings for near-single-cycle 100 Petawatt lasers”為(wei) 題發表於(yu) 《自然-通訊》。 拍瓦激光器的脈衝(chong) 寬度從(cong) 目前10-20個(ge) 周期壓縮到單周期（3.3 fs）結合大能量的載入被認為(wei) 是實現艾瓦激光的未來。研究團隊長期深耕於(yu) 寬帶高閾值脈衝(chong) 壓縮光柵領域。在本項工作進展中，超寬帶金光柵的仿真設計取得突破，引入方位角擴展了設計和應用自由度；實驗上掌握了光柵槽形演化規律，發明了大底寬小尖角金光柵技術（專(zhuan) 利號：CN114879293B），成功研製1443 g/mm和1527 g/mm超400 nm寬帶金光柵（圖1）。如此寬帶和高閾值（優(you) 於(yu) 0.3J/cm2）的超寬帶光柵將在寬角非共線光參量啁啾脈衝(chong) 放大係統【WNOPCPA，Laser Photonics Rev 17, 2100705(2022). https://doi.org/10.1002/lpor.202100705】中發揮關(guan) 鍵性作用，理論計算證明其足以支撐 4 fs 脈衝(chong) 壓縮，可將實現百拍瓦需要的光柵口徑從(cong) 米級縮減至半米級。 圖 1 400 nm超寬帶金光柵 啁啾脈衝(chong) 放大（CPA）及其衍生技術推動激光峰值功率從(cong) 太瓦推向10PW量級，脈衝(chong) 壓縮器已成為(wei) 高功率超強超短激光裝置的核心模塊。受限於(yu) 大口徑、寬光譜、高閾值壓縮光柵的單路負載能力，中、歐、美、俄、韓等國均已部署多路相幹合成100 PW乃至艾瓦量級的激光設施建設。除此外，單周期（3.3fs）脈衝(chong) 也是產(chan) 生艾瓦級激光的重要策略之一。近些年來，WNOPCPA等技術能夠在工程上支撐增益介質的帶寬拓展至 400 nm，從(cong) 而支撐 3-6 fs的傅裏葉變換極限脈衝(chong) 。支持單周期脈衝(chong) 展寬和壓縮的超寬帶光柵是實現單周期艾瓦激光的一個(ge) 核心技術難題。目前，團隊正將超寬帶光柵的口徑推向米級，並將其應用於(yu) 單周期艾瓦激光的原理樣機。 圖2 超寬帶壓縮概念示意，壓縮光柵的帶寬、效率、閾值決(jue) 定了壓縮脈衝(chong) 的寬度和峰值功率
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