飛秒四波混頻技術應用為飛秒激光技術研究帶來新火花

飛秒超快激光是過去三十多年裡由激光科學發展起來的最強有力的研究工具之一，其迅速發展與飛秒超快激光相關應用的拓展與深入互相反哺，相互促進。

隨著飛秒超快光譜和非線性光學顯微成像相關應用的進一步拓展和深入，近年來一些重要的實驗研究需要同時用到多個不同波段的飛秒超快光場（也就是多色飛秒超快光場）。而在超強方面，如何獲得超強超短激光系統中穩定乾淨的種子源，如何實現對飛秒激光脈衝時域寬度、對比度等參數準確高效地測量，關乎超強超短飛秒激光本身及其應用的長足發展。

鑒於飛秒激光脈衝的四波混頻的超快響應特性，其可以作為一種超快光學開關或者說是超快濾波器對入射的飛秒激光脈衝進行超快調製，為獲得超強超短激光系統中穩定乾淨的種子源打開新思路。飛秒四波混頻還可用於獲得多色飛秒激光，以及實現對飛秒激光脈衝時域寬度、時域對比度等重要參數的準確高效測量。

綜上所述，飛秒四波混頻技術的發展給飛秒激光相關技術研究帶來了新的火花。下文將概述級聯四波混頻（CFWM）、交叉偏振波產生（XPW）、自衍射效應（SD）和瞬態光柵效應（TG）等四種飛秒四波混頻技術在飛秒激光研究中的應用，供讀者參考。

1高性能多色飛秒激光產生

應用背景：

常用的固體激光器的輸出波長範圍通常限制在一定的區域，例如鈦寶石的發光波長範圍是700 nm-900 nm，摻鉻鎂橄欖石的發光波長範圍為1200 nm-1360 nm，摻鉻石榴石的發光波長範圍為1360 nm-1570 nm。

然而在多色非線性光學顯微成像，多維超快光譜研究等領域，往往需要多個中心波長不同的飛秒激光脈衝，因而對激光脈衝進行頻率變換以獲得合適的波長是一項很重要的工作。CFWM過程是多次非簡併飛秒四波混頻的集合，兩束中心波長不同的飛秒光，以一定角度交叉重合於三階非線性材料中，可以一次性獲得多個空間分離且中心波長可調的飛秒激光脈衝。基於目前已經商業化的25 fs鈦寶石放大器出射光，利用CFWM可以獲得能量百微焦以上的飛秒激光脈衝，光譜範圍可以覆蓋紫外到近紅外。

應用優勢：所使用的裝置簡單緊湊，而且一定程度上相當於多個NOPA同時工作，簡單經濟[1]。