超強超短激光脈沖的單發對比度測量研究獲進展

　　 近日，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室在超強超短激光脈沖的單發對比度測量上取得新進展：基于對比度降低技術，結合SRSI-ETE方法，實現了109的對比度單發測量；同時提出利用多色光產生，結合sCMOS測量的四階相關法新技術，實現了1010的對比度單發測量。這將為高時間精度高動態范圍對比度單發測量提供新思路。

　　 對于峰值功率為拍瓦（1015瓦）量級甚至更高的超強超短激光系統來說，時域對比度作為超強超短激光系統的最重要參數之一，關系到系統搭建以及最終輸出脈沖的應用，而超強超短激光系統的少發甚至單發運行特性，對于時域對比度的單發測量提出了要求。

　　一方面，該研究小組提出了一種高動態范圍對比度測量新思想，即首先通過脈沖展寬、反飽和吸收、光克爾透鏡效應等定量降低待測脈沖的對比度，隨后對降低對比度的激光脈沖進行測量，并最終結合對比度降低量及測量值重建出入射激光脈沖的對比度信息。目前，利用該方法實現了對比度測量動態范圍一個數量級的提升，動態范圍達到109，窗口寬度達到30ps，同時時間分辨率達到當前最高的20fs。

　　另一方面，該研究小組基于互相關方法，創新性地利用級聯四波混頻過程（CFWM）這一三階非線性效應產生多色飛秒激光，獲得百微焦量級高能量高對比度一級信號光作為取樣光，與待測光進行互相關，并利用sCMOS相機來接收互相關信號。首次同時實現寬時間窗口、高動態范圍和高時間分辨率的對比度單發測量。目前，其單發測量的動態范圍達到1010，時間分辨率達到160飛秒，時間窗口達到50 皮秒，測量動態范圍以及時間分辨率同時足以與掃描式三階互相關儀相媲美。

　　該研究獲得國家自然科學基金、中科院裝備研制項目、中科院戰略性先導（B類）科技專項、上海市市級科技重大專項的支持。相關研究成果已發表在Optics Express上[Optics Express 27, 6536(2019)； Optics Express 27, 10586(2019)]。

圖1 高動態范圍對比度測量原理圖

圖2 （a）對比度測量結果圖；（b）本裝置與商用掃描互相關儀（Sequoia 800）時間分辨率對比