目前少周期量级的脉冲产生主要基于后置压缩的高功率、高能量的超快光参量放大系统。这种光参量放大少周期系统装置复杂、昂贵，而且仅限于kHz重复频率。尽管高功率多MHz重复频率系统在提高（时间分辨）光谱应用方面有很大潜力，并且在极紫外、太赫兹、中红外的产生中有广阔的应用前景，但目前仍缺乏达到10 fs以下的有效压缩方案。

本文采用一种混合后置压缩的方式，成功获得了55W、8．5fs的脉冲光。装置具体示意图如图1所示，掺镱的钇铝石榴石薄片振荡器输出16MHz、84W、220fs、5．3μJ的脉冲光。首先使用两个多通腔进行脉冲压缩，熔融石英玻璃作为非线性介质，第一个多通腔内熔融石英厚度为6．35mm，第二个为3mm，多通后选择啁啾镜进行脉冲压缩。在第一个腔内34次通过介质，8次在啁啾镜上反射，最终获得了49fs脉冲光，随后导入第二个多通腔，在22通后，用啁啾镜压缩获得了17fs的脉冲光。

图1 混合非线性压缩装置的示意图

随后将压缩后的脉冲用透镜准直，利用四个蓝宝石薄片进行进一步光谱展宽，蓝宝石薄片厚度为1个0．5mm，3个0．25mm，且其间隔也不完全相同，蓝宝石放置具体信息如图2（a）所示。通过合理选择这些参数，使得光谱展宽最宽，每次通过后光谱展宽信息如图2（b）～（f）所示。随后光在啁啾镜内四次反射，进行脉冲压缩，最终获得了8．5fs的脉冲。

图2  （a）输入光束沿薄板光束特征 （b）～（f）光谱信息

利用SH－FROG对压缩后的脉冲进行测量，脉宽为8．5fs，接近傅里叶变换极限8．1fs，具体信息见图3（a）～（f）；且光束能量稳定性好，其功率在60分钟内的均方根差仅有0．17％，如图3（e）。

图3  压缩后脉冲测量

将本文中压缩后的8．5fs的脉冲光，入射到不同厚度的铌酸锂晶体，可以利用脉冲内差频的方法产生宽光谱中红外光脉冲，具体实验装置如图4（a）。最终使用0．3mm厚的铌酸锂晶体获得了2．4—8μm的中红外光，不同厚度晶体获得光谱结果如图4（b）所示。

图4  宽带中红外光的产生

本文利用一种相对简单的装置，采用两级多通腔压缩、一级薄片压缩获得了55W、16MHz、8．5fs的脉冲光。在整体效率高达63％的基础上，压缩后的光功率和波束都具有较好的稳定性，为宽带中红外光源的产生提高了新技术，也为未来需要高强度短脉冲的诸多应用铺平了道路。

参考文献：

［1］ Gaia Barbiero， Haochuan Wang， Martin Gra?l， Sebastian Gr?bmeyer， D?iugas Kimbaras， Marcel Neuhaus， Vladimir Pervak， Thomas Nubbemeyer， Hanieh Fattahi， and Matthias F． Kling， ＂Efficient nonlinear compression of a thin－disk oscillator to 8．5?fs at 55?W average power，＂ Opt． Lett． 46， 5304－5307 （2021）