圖1 實(shí)驗(yàn)光路圖與激光光譜

近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室在高功率紫外和深紫外皮秒光源方面取得研究進(jìn)展。相關(guān)成果以“High-power picosecond UV and deep-UV laser sources delivering powers of 30 W at 355 nm, 10 W at 266 nm, and 5 W at 213 nm”為題發(fā)表于Optics Letters。

高功率皮秒激光具有短時(shí)間尺度、高重復(fù)頻率的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)加工、精密制造等系列領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。特別是具有高光子能量的深紫外激光，其在許多材料中呈現(xiàn)出更強(qiáng)的雙光子吸收效應(yīng)，因而對(duì)于寬帶隙材料精密加工具有顯著的優(yōu)勢(shì)，并已逐漸成為工業(yè)界的重要設(shè)備。目前，紫外激光產(chǎn)生的主要方式是基于二次諧波產(chǎn)生、和頻產(chǎn)生等非線性光學(xué)效應(yīng)，但高重復(fù)頻率的紫外激光仍然面臨著低轉(zhuǎn)換效率和平均功率的難題，特別是以210 nm為代表的深紫外波段。

研究人員在系統(tǒng)表征硼酸鹽晶體特性基礎(chǔ)上，基于1064 nm高重頻、高功率Nd:YVO4激光，在355 nm、266 nm、213 nm波段分別實(shí)現(xiàn)了30 W、10 W、5 W水平的功率輸出。這項(xiàng)工作獲得的結(jié)果將有助于深紫外激光在科研和工業(yè)領(lǐng)域中進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)基于在深紫外激光領(lǐng)域的技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)[Optics Letters47 (2022)、Optics Express30 (2022)、AIP Advances12 (2022)、CrystEngComm25 (2023)、Optics Letters 49 (2024)、Optics Letters 50 (2025)]，目前在高能量和高功率方面均已取得關(guān)鍵進(jìn)展，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了波長(zhǎng)更短的真空紫外激光，后續(xù)將在前沿科學(xué)研究和先進(jìn)工業(yè)制造中發(fā)揮關(guān)鍵應(yīng)用。

圖2 355、266、213 nm激光功率與近遠(yuǎn)場(chǎng)光斑

相關(guān)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市重大專(zhuān)項(xiàng)、上海市揚(yáng)帆計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)課題的支持。

審核編輯 黃宇