高峰值功率和短脈寬的組合實(shí)現(xiàn)了激光與物質(zhì)作用在最小化熱效應(yīng)的同時(shí)產(chǎn)生極強(qiáng)的局部電場(chǎng)強(qiáng)度，為物質(zhì)有效電離和剝脫創(chuàng)造基本物理?xiàng)l件。在極端物理研究領(lǐng)域如阿妙光源、激光核聚變，以及材料科學(xué)、分析化學(xué)等需要極短時(shí)間的物質(zhì)光致激發(fā)應(yīng)用方面，這種超短、瞬時(shí)超強(qiáng)的激光束成為先進(jìn)的研究工具。
奧創(chuàng)光子新推出的工業(yè)化120W/1.2mJ飛秒激光器FS-1030-120，通過多級(jí)摻鐿固體放大器提供高增益，同時(shí)優(yōu)化放大過程的熱管理，使之兼具高平均功率、大能量的特點(diǎn)，其直接輸出的脈沖峰值功率已達(dá)1.4GW，且具有良好的光束質(zhì)量。激光束優(yōu)良的光強(qiáng)和空間特性是確保后繼非線性光譜展寬和時(shí)域二次壓縮的前提。通過外置非線性壓縮腔的增強(qiáng)型FS-1030-120-EXshort，是在普通型激光頭輸出面板外掛非線性壓縮腔，而無須改變激光器原有的光機(jī)機(jī)構(gòu)和控制方式，但具備了輸出80W/600uJ/125fs超短超強(qiáng)飛秒脈沖的能力，其峰值功率提升至4.8GW。 EXshort式非線性壓縮腔為獨(dú)立的光譜展寬、色散補(bǔ)償一體化模塊，外形尺寸410mm×150mm×88mm，內(nèi)置了多組不同組分的非線性玻璃平板，每一塊平板在聚焦高斯光束的作用下發(fā)揮出自相位引起的光譜展寬，而不同位置玻璃板的彼此間距也通過嚴(yán)格的模擬仿真計(jì)算和光斑形貌實(shí)測(cè)來確定，以確保每一塊玻璃板中激發(fā)出自相位調(diào)制效應(yīng)卻遠(yuǎn)離多光子吸收和光損傷閾值；每 一塊玻璃板的厚度精心選取，平衡自相位調(diào)制光學(xué)條件和自聚焦長(zhǎng)度，保持足夠的非線性光譜展寬并保持介質(zhì)內(nèi)有一定的自聚焦效果，從而支持多組玻璃板之間的高斯光束自再現(xiàn)變換與傳播。 圖2. FS-1030-120型激光器加裝 EXshort的設(shè)計(jì)輸出脈寬為100~150fs，因而其內(nèi)置用于非線性光譜展寬的玻璃板總厚度有限，所需的額外色散補(bǔ)償器件（啁啾鏡組）占用空間就很小，這確保了模塊整體的緊湊結(jié)構(gòu)。EXshort模塊的設(shè)計(jì)、裝調(diào)過程解決了自聚焦引起的飛秒光束空間分布非均勻和頻域光譜分布非均勻的難題，克服了啁啾鏡尺寸受限的影響，具備適中的脈沖非線性壓縮比和高光束質(zhì)量，成為拓展各類高能摻鐿晶體（尤其是常用的Yb:YAG）飛秒激光放大器峰值強(qiáng)度，進(jìn)入極窄超短脈沖應(yīng)用領(lǐng)域的利器。圖1. FS-1030-120-EXshort型激光器外觀照片
圖3. FS-1030-120型激光器加裝
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