少周期的蓝光激光与红光激光相比具有更短的波长和更高的光子能量，在高效率高次谐波（比红光激光效率高60倍）和高效率单阿秒脉冲产生、光电子涡旋产生、超短电子脉冲产生以及有机物分子超快动力学的泵浦探测和等方面展现了独特的优势。传统的红光激光倍频产生蓝光激光方案受限于非线性晶体的倍频带宽和倍频效率间的相互牵制，不能产生高能量的少周期蓝光激光。而对于将蓝光激光直接进行非线性展宽压缩的方案而言更高的光子能量也使得多光子电离等现象更容易发生，从而导致蓝光激光在光谱展宽过程中出现光谱相位、能量转换效率和光束质量的退化，限制了蓝光激光的性能提升。当前少周期蓝光激光的性能瓶颈在脉冲宽度突破10飞秒的同时单脉冲能量突破微焦，突破这个瓶颈将进一步开拓蓝光激光在强场激光物理等领域的应用。

武汉光电国家研究中心、湖北光谷实验室张庆斌教授、陆培祥教授团队提出了宽带倍频技术与多级固体薄片组超连续谱产生(MPC)技术相结合的方案，产生了覆盖350-500纳米光谱范围的5.2飞秒蓝光激光。通过宽带倍频技术可以产生相对宽带的输入脉冲，两级的MPC结构具有更高的光谱展宽能力，使用更薄和更少的超薄固体片即可实现足够的光谱展宽，从而有效地解决在蓝光激光光谱展宽过程中更容易出现的光谱相位、能量转换效率和光束质量退化的问题。通过精细的色散管理，产生了5.2飞秒，干净的(主脉冲能量超过总能量的90%)蓝光激光脉冲，在1小时内脉冲能量涨落的均方根值为0.69%，光束质量优异的蓝光激光。在光谱展宽过程中，每级的能量损失均小于8%。单脉冲能量与UC Berkeley美国科学院院士S. R. Leone课题组 （Opt. Lett 41, 5365 (2016)）相比提升了50%。此外，该方案具有高的能量可扩展性，通过增加输入脉冲能量并使用结构紧凑的真空MPC装置，预期可产生高达数百uJ的少周期蓝光脉冲。该方案还具有简单、灵活、可靠性高、成本低等优点，在亚飞秒时间分辨的超快光谱学和强场激光物理等领域具有广阔的应用前景。

2022年1月，研究成果以Generation of 5.2 fs, Energy Scalable Blue Pulses为题，发表在光学杂志《光学快报》Optics Letter 47, 389(2022)上。

图1 光路示意图

图2 最终输出的5.2飞秒蓝光激光的诊断结果

文章链接：https://www.osapublishing.org/ol/fulltext.cfm?uri=ol-47-2-389&id=468423