近日，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光元件技术与工程部在超宽带高阈值低色散镜研究中取得新进展。研究人员提出了一种类驼峰结构反向啁啾超宽带低色散镜，以实现宽带、平滑色散和低敏感性等性能。基于此结构，将低色散镜的设计带宽拓展至240nm，可支持亚11fs超快脉冲的低色散高效率传输。相关研究成果以“Ultra-broad bandwidth low-dispersion mirror with smooth dispersion and high laser damage resistance”为题，发表在Optics Letters上。
超宽带高阈值低色散镜需要同时具备超宽带、高反射、低色散以及高阈值等特性，是超强超短激光系统用于光束方向控制和传输的关键元件，也是应用最多的元件之一。随着峰值功率的不断提升，其对低色散镜的带宽、色散以及阈值提出了更高的要求。
研究团队针对布拉格反射镜的带宽无法满足下一代拍瓦激光装置需求的问题，提出了反向啁啾宽带低色散镜结构，利用膜层结构间的光谱、色散互补特性，有效展宽布拉格反射镜的反射带宽和色散带宽，在不影响色散平滑性的同时兼顾低敏感性和高抗激光损伤性能，同时此膜系结构相对简单，对于膜层误差不敏感，可推广应用到大尺寸低色散镜制备中，基于TiO2/SiO2膜层材料组合，可将反射带宽推展至240nm。并基于上海极端光装置前端OPCPA系统自行搭建的损伤测试平台对其损伤特性开展了实验研究，表征了其损伤阈值和损伤形貌，新型低色散反射镜损伤阈值与布拉格反射镜相当。本项目研制的超宽带高阈值低色散镜可支持亚11fs超强超短激光脉冲输出，有望应用于下一代拍瓦激光装置中。
相关工作得到了中意政府间国际科技创新合作重点项目、国家自然科学基金委、中国科学院青年创新促进会、博士后科学基金等支持。
图1 反向啁啾结构低色散镜示意图
图2 反向啁啾超宽带低色散镜理论设计曲线
