著名期刊Optica 2024年11月号发表论文“Near-complete extraction of maximum stored energy from large-core fibers using coherent pulse stacking amplification of femtosecond pulses” （用飞秒脉冲相干堆积放大接近完全提取大芯径光纤中最大储存能量），论文署名单位为密西根大学、劳伦斯伯克利国家实验室、北京大学和德国电子同步辐射研究所。原文链接：A.Rainville, M. Whittlesey, C. Pasquale, Y. Jing, M. Chen, S. Chen, H. Pei, J. Ruppe, T. Zhou, Q. Du, Z. Zhang, G. Chang, F. X. Kärtner, and A. Galvanauskas, "Near-complete extraction of maximum stored energy from large-core fibers using coherent pulse stacking amplification of femtosecond pulses," Optica 11, 1540-1548 (2024) https://doi.org/10.1364/OPTICA.533803（可点击“阅读原文”查看）。具体技术是用一种级联“GTI”（Gire-Tounois干涉腔，一种反射式干涉仪）的方法，将81个放大的脉冲在时域上合成在一起。需要克服的技术难点是控制每个脉冲的位相和振幅，使其相干合成。其中核心飞秒光源是1 GHz重复频率飞秒光纤激光器，由北京大学电子学院张志刚教授小组研制。论文作者用上述技术，证明了在100 W连续泵浦，在2 kHz重复频率下，提取出近10 mJ的放大脉冲能量，远超常规大模场面积光纤放大器所能输出的不到1 mJ的能量，提取效率接近90%。这种高效时域脉冲合成技术可大大提高脉冲合成的效率，减少空间合成用的放大器数量。虽然目前该实验得出的重复频率和脉冲能量还不高，这种技术展示了产生焦耳量级脉冲能量、10 kHz以上重复频率的飞秒强激光脉冲的潜力，有可能为研究极端条件下的强场物理及粒子加速器和产生次级辐射提供光源。![]()
图1 非线性受限下的与芯径无关的光纤放大器中脉冲能量提取效率图。图1指出，当脉冲展宽到100 ns时，脉冲提取效率才能接近放大器储存能量的100%
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图2 复合GTI腔示意图，入射的81个激光脉冲先在四个大环路腔中相干叠加，成为9个脉冲；然后再在四个小腔中相干叠加为一个脉冲
图3 复合GTI腔实验装置照片
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图4 相干合成后的脉冲能量为3 mJ时的脉冲波形和光谱，宽度为313 fs本公众号长期征稿![]()
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