近期，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理實驗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展，為相干組束技術在超強超短激光領域的應用提供了理論和實驗指導。相關成果發(fā)表在［Optics Letters 44， 17， 4379 （2019）］。

近年來，超強超短激光技術取得快速發(fā)展，單路超強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）。拍瓦級的超強超短激光可以在焦點處產(chǎn)生強度高達1022W／cm2的光場，在激光與物質(zhì)的相互作用方面具有重要應用。然而，單路超強超短激光的輸出能力受到光學元器件口徑和損傷閾值的限制。科學家們提出采用并行口徑相干組束的方法，用于產(chǎn)生更高強度的超強超短激光輸出。

該課題組展開了基于鈦寶石放大器的雙光束CPA相干組束實驗。實驗光路如圖1所示，該實驗中主激光的重復頻率為1Hz。在該實驗中，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 實驗光路圖

最終，該實驗獲得了90％的組束效率，遠場光斑如圖2所示。該實驗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在超強超短激光領域的應用具有重要意義。

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

相關研究得到國家自然科學基金和中科院B類先導專項的支持。