近日，中國科學院上海光學精密機械研究所強場鐳射物理國家重點實驗室研究團隊獲得了脈衝能量91mJ、脈寬470ps的355nm鐳射脈衝，三倍頻轉換效率高達76%，這是目前已知的重頻皮秒固態鐳射器中實現的最高三倍頻轉換效率。相關研究成果發表在《高功率鐳射科學與工程》（High Power Laser Science and Engineering）上。
高功率紫外鐳射在鐳射預處理、微納加工、量子光學和非線性光學測量等領域有廣泛應用需求。重頻亞納秒和皮秒紫外鐳射器由於缺乏精確的時空調製，三倍頻轉換效率通常低於50%。提高鐳射脈衝的時空填充係數，使鐳射脈衝在時間和空間上各點的功率密度保持一致，可提高三倍頻轉換效率。
該研究中，紫外鐳射器由前端可程式設計種子源、光隔離系統、再生放大器（RA）、光束整形器、主放大系統（MA）、諧波轉換單元等部分組成。研究人員透過精確調控Nd:YAG鐳射器放大後基頻鐳射脈衝的時間波形和空間分佈，以提高其時空填充係數。120mJ、100Hz的1064nm鐳射脈衝透過兩塊LBO晶體進行三倍頻後獲得了脈衝能量為91mJ、脈寬470ps的355nm鐳射脈衝，三倍頻轉換效率高達76%，脈衝能量穩定性在3小時優於1.07%（RMS），實現了重頻皮秒固態鐳射器中最高三倍頻轉換效率。
研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中科院戰略性先導科技專項、上海市優秀學術/技術帶頭人計劃、上海市市級科技重大專項、中科院青年創新促進會的支援。
時域可程式設計紫外鐳射器光路原理圖以及輸出光束近場光斑
來源：中國科學院上海光學精密機械研究所
