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大能量的少周期飛秒激光在強(qiáng)場(chǎng)物理研究中具有重要應(yīng)用價(jià)值。相干合束技術(shù)是提升該類激光能量直接且高效的方案之一，而少周期飛秒脈沖具有獨(dú)特的時(shí)域特性，其相干合束的效率和穩(wěn)定性易受到束間CEP差異與時(shí)間同步抖動(dòng)的干擾。因此，對(duì)這兩個(gè)因素的測(cè)量和控制是進(jìn)行穩(wěn)定高效相干合束的關(guān)鍵。近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所科研人員在少周期飛秒激光相干合束的束間載波包絡(luò)相位(CEP)與時(shí)間抖動(dòng)測(cè)控研究中取得進(jìn)展。為實(shí)現(xiàn)束間CEP差與時(shí)間抖動(dòng)的同時(shí)測(cè)量，研究人員提出了基于光譜干涉的二次函數(shù)對(duì)稱軸相位擬合法。該方法可對(duì)兩束少周期飛秒激光的束間時(shí)間抖動(dòng)進(jìn)行快速標(biāo)定，并同時(shí)獲得CEP相位差，實(shí)現(xiàn)兩者的同時(shí)測(cè)量。理論分析表明，該測(cè)量方法的時(shí)間分辨率可達(dá)數(shù)十阿秒量級(jí)，CEP相位測(cè)量精度達(dá)數(shù)十毫弧度?；谠摐y(cè)量方法，研究人員運(yùn)用鈦寶石鎖模飛秒激光器搭建了一套少周期飛秒激光相干合束系統(tǒng)，對(duì)兩路激光脈沖的束間CEP差和時(shí)間同步抖動(dòng)進(jìn)行閉環(huán)反饋控制，并通過平鋪孔徑結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了兩路少周期飛秒激光遠(yuǎn)場(chǎng)相干合束。研究顯示，在開啟閉環(huán)控制后，激光脈沖束間時(shí)間抖動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差控制在42as。同時(shí)，研究人員通過將束間CEP差調(diào)節(jié)為0 mrad，遠(yuǎn)場(chǎng)相干合束效率可達(dá)98.5%。進(jìn)一步，研究人員在實(shí)驗(yàn)中展示了遠(yuǎn)場(chǎng)合束后干涉條紋與合束效率隨束間CEP差在π范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)的變化情況，驗(yàn)證了該相干合束系統(tǒng)的時(shí)間同步與束間CEP差的測(cè)控能力。下一步，研究人員將拓展少周期飛秒激光束數(shù)量，并將該測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于更多路的少周期飛秒脈沖束間CEP及時(shí)間同步測(cè)量，為獲得大能量的少周期飛秒激光提供技術(shù)支持。相關(guān)研究成果以Simultaneous realization of time and carrier-envelope phase synchronization for an ultra-intense few-cycle laser pulse coherent combining system為題，發(fā)表在《高功率激光科學(xué)與工程》（High Power Laser Science and Engineering）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)院等的支持。論文鏈接少周期飛秒激光遠(yuǎn)場(chǎng)相干合束系統(tǒng)光路基于光譜干涉的二次函數(shù)對(duì)稱軸相位擬合的時(shí)間同步測(cè)量閉環(huán)反饋控制后，束間時(shí)間抖動(dòng)得到大幅抑制；（b）閉環(huán)反饋控制前后的時(shí)間抖動(dòng)頻率譜（a）遠(yuǎn)場(chǎng)干涉條紋隨束間CEP調(diào)節(jié)的變化情況；（b）合束效率隨束間CEP調(diào)節(jié)的變化情況；（c-e）合束效率分別為98%、92%、85.6%時(shí)的遠(yuǎn)場(chǎng)干涉條紋