近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理實(shí)驗(yàn)室研究員梁曉燕課題組在基于鈦寶石啁啾脈沖放大器（CPA）結(jié)構(gòu)的低重頻雙光束相干組束研究中取得新進(jìn)展，為相干組束技術(shù)在超強(qiáng)超短激光領(lǐng)域的應(yīng)用提供了理論和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。相關(guān)成果發(fā)表在［Optics Letters 44， 17， 4379 （2019）］。

近年來，超強(qiáng)超短激光技術(shù)取得快速發(fā)展，單路超強(qiáng)超短激光的輸出峰值功率已從數(shù)太瓦（1012W）提升到10拍瓦（1015W）。拍瓦級的超強(qiáng)超短激光可以在焦點(diǎn)處產(chǎn)生強(qiáng)度高達(dá)1022W／cm2的光場，在激光與物質(zhì)的相互作用方面具有重要應(yīng)用。然而，單路超強(qiáng)超短激光的輸出能力受到光學(xué)元器件口徑和損傷閾值的限制�？茖W(xué)家們提出采用并行口徑相干組束的方法，用于產(chǎn)生更高強(qiáng)度的超強(qiáng)超短激光輸出。

該課題組展開了基于鈦寶石放大器的雙光束CPA相干組束實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)光路如圖1所示，該實(shí)驗(yàn)中主激光的重復(fù)頻率為1Hz。在該實(shí)驗(yàn)中，引入一束連續(xù)激光作為參考激光，用于主光路光束間相位抖動的測量。

圖1 實(shí)驗(yàn)光路圖

最終，該實(shí)驗(yàn)獲得了90％的組束效率，遠(yuǎn)場光斑如圖2所示。該實(shí)驗(yàn)研究了參考光用于低重頻相干組束相位抖動的方法和鈦寶石放大器對于相干組束的影響，證明了基于鈦寶石放大器，重復(fù)頻率較低的CPA激光器相干組束的可行性，該結(jié)果對于相干組束技術(shù)在超強(qiáng)超短激光領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

圖2 （a） 雙光束非相干疊加時(shí)的遠(yuǎn)場光斑圖（b） 雙光束相干疊加時(shí)的遠(yuǎn)場光斑圖

相關(guān)研究得到國家自然科學(xué)基金和中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)的支持。