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超强激光科学卓越创新简报

(第一百十四期)

2020年6月24日

上海光机所在高效率色散波辐射研究方面取得进展

　　近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在高效率色散波辐射研究中取得重要进展。研究团队在充有惰性气体的反谐振空芯光子晶体光纤中利用蓝移孤子效应在光纤谐振区实现了高效的色散波辐射。相关研究成果发表于《光学快讯》（Optics Express）。

　　近年来，反谐振空芯光子晶体光纤由于高宽带、低损耗等传输特性，被广泛用于超快非线性光学研究，比如周期量级脉冲压缩、可调谐色散波产生以及孤子-等离子体的相互作用等。反谐振空芯光子晶体光纤的传输窗口并不是连续的，光纤内的谐振效应导致其传输窗口内存在多个尖锐的损耗带。这些谐振带同时也呈现出快速变化的色散曲线，可用来产生窄带的色散波辐射。但是，此前的研究表明只有当泵浦脉冲在光谱上接近光纤的谐振带时，才能产生这种窄带色散波，严重限制了该机理在可调谐超快激光光源中的应用。

　　研究团队自2018年以来系统地研究了反谐振空芯光子晶体光纤中的孤子-等离子体相互作用，取得了一系列高质量的研究成果。其中包括：实现蓝移孤子中心波长连续调谐，实现蓝移孤子谱宽调谐，以及验证绝热孤子自压缩现象等。在本研究中，研究团队利用等离子体驱动的蓝移孤子在光纤的谐振光谱区产生了高效率色散波辐射。系统输出的色散波光谱比例高达~53%，对应~19%的整体能量转换效率，这是迄今为止利用光纤谐振区产生色散波辐射的转换效率记录。

　　此项研究得到了中国科学院战略性先导科技专项B类、国家自然科学基金、上海市优秀学术/技术带头人计划、上海市市级科技重大专项等项目的支持。（强场激光物理国家重点实验室供稿）

　　原文链接

 

图1 实验光路（a）以及反谐振空芯光子晶体光纤的SEM（b）、损耗（c）和色散（d）

图2 在不同入射脉冲能量下，光纤输出端光谱强度（a，b）、孤子波长和色散波波长（c）以及色散波光谱比例和转换效率（d）

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