图：a、 HCF-LN-CPPLN实验装置示意图。W、 CaF? 窗M、 镜子。b、 CPPLN样品发出的明亮白光圆形斑点。c、 b的一阶衍射光束，显示出从紫色到红色的彩色彩虹图案。d，HCF-LN-CPPLN模块通过第二NL HHG和第三NL SPM效应产生的输出全光谱激光信号的归一化光谱。来源：Lihong Hong, Liqiang Liu, Yuanyuan Liu, Junyu Qian, Renyu Feng, Wenkai Li, Yanyan Li, Yujie Peng, Yuxin Leng, Ruxin Li, and Zhi-Yuan Li
高亮度超宽带超连续白光激光器在物理、化学、生物、材料科学等科学技术领域受到越来越多的关注。在过去的几十年里，人们开发了许多不同的方法来产生超连续白激光。
它们大多利用各种三阶非线性效应，如发生在微结构光子晶体光纤或均匀板内的自相位调制(SPM)，或稀有气体填充的空心光纤。然而，这些超连续谱光源的质量受到一些限制，如脉冲能量在纳焦耳级的小，以及复杂的色散工程的要求。
另一种更有效的扩大激光光谱范围的手段是通过准相位匹配(QPM)方案的各种二阶非线性效应(2nd - NL)。然而，由于泵浦带宽窄，QPM工作带宽有限，高次谐波能量转换效率下降，这些纯2nd - NL方案的频谱和功率缩放性能仍然很差。
如何解决这些存在于2nd-NL和3rd-NL体制的不良限制，并使两者兼得，以生产光谱覆盖从紫外到中红外范围的全光谱超连续光谱激光器已经成为一个巨大的挑战。
在Light: Science & Applications上发表的一篇新论文中:中国华南理工大学物理与光电子学院Zhi-Yuan Li教授及其同事领导的团队展示了一种强烈的四倍频紫外-可见-红外(UV-Vis-IR) 全光谱激光源(300 nm至5000 nm，峰值为-25 dB)，每脉冲能量为0.54 mJ，来自级联结构的充气空心芯光纤(HCF)，裸露的铌酸锂(LN)晶体板，特别设计的啁啾周期性极化铌酸锂晶体(CPPLN)，由3.9 mm, 3.3 mJ的中红外泵浦脉冲泵浦。
在3.3 mJ 3.9 μm中红外飞秒脉冲激光器的泵浦下，HCF-LN系统可以产生一倍频宽的强中红外激光脉冲，作为CPPLN的二次FW泵浦输入，而CPPLN支持高效宽带HHG处理，进一步将光谱带宽大幅扩展到UV-Vis-IR。显然，这种级联结构创造性地满足了产生全光谱白光的两个先决条件:条件1，强一倍频的泵浦飞秒激光，条件2，具有极大频率上转换带宽的非线性晶体。此外，该系统涉及大量的2nd-NL和3rd-NL效应的协同作用。
他们所开发的这种协同机制，为构建UV-Vis-IR整体超连续光谱和填补各种HHG之间的光谱间隙提供了优越的能力，远远超过了以往采用的单一作用2nd-NL 或3rd-NL效应所达到的效果。
因此，这种级联的HCF-LN-CPPLN光模块能够实现以前无法实现的强全光谱激光输出水平，不仅具有极大的带宽(跨越4个倍频)，而且具有高平坦度的光谱轮廓(从300到5000 nm，平坦度优于25 dB)和大脉冲能量(每脉冲0.54 mJ)。
“我们相信，我们的方案是利用2nd-NL HHG和3rd-NL SPM效应的协同作用，创建一个强烈的四倍频紫外-可见光-红外全光谱飞秒激光源，这是构建更大带宽、更大能量、更高光谱亮度和更平坦光谱剖面的超连续光谱白色激光源的一大步。科学家们说:“这种强烈的全光谱飞秒激光将为光谱学提供一种革命性的工具，并在物理学、化学、生物学、材料科学、信息技术、工业加工和环境监测方面找到潜在的应用。”
