飞秒四波混频技术应用为飞秒激光技术研究带来新火花

飞秒超快激光是过去三十多年里由激光科学发展起来的最强有力的研究工具之一，其迅速发展与飞秒超快激光相关应用的拓展与深入互相反哺，相互促进。

随着飞秒超快光谱和非线性光学显微成像相关应用的进一步拓展和深入，近年来一些重要的实验研究需要同时用到多个不同波段的飞秒超快光场（也就是多色飞秒超快光场）。而在超强方面，如何获得超强超短激光系统中稳定干净的种子源，如何实现对飞秒激光脉冲时域宽度、对比度等参数准确高效地测量，关乎超强超短飞秒激光本身及其应用的长足发展。

鉴于飞秒激光脉冲的四波混频的超快响应特性，其可以作为一种超快光学开关或者说是超快滤波器对入射的飞秒激光脉冲进行超快调制，为获得超强超短激光系统中稳定干净的种子源打开新思路。飞秒四波混频还可用于获得多色飞秒激光，以及实现对飞秒激光脉冲时域宽度、时域对比度等重要参数的准确高效测量。

综上所述，飞秒四波混频技术的发展给飞秒激光相关技术研究带来了新的火花。下文将概述级联四波混频（CFWM）、交叉偏振波产生（XPW）、自衍射效应（SD）和瞬态光栅效应（TG）等四种飞秒四波混频技术在飞秒激光研究中的应用，供读者参考。

1高性能多色飞秒激光产生

应用背景：

常用的固体激光器的输出波长范围通常限制在一定的区域，例如钛宝石的发光波长范围是700 nm-900 nm，掺铬镁橄榄石的发光波长范围为1200 nm-1360 nm，掺铬石榴石的发光波长范围为1360 nm-1570 nm。

然而在多色非线性光学显微成像，多维超快光谱研究等领域，往往需要多个中心波长不同的飞秒激光脉冲，因而对激光脉冲进行频率变换以获得合适的波长是一项很重要的工作。CFWM过程是多次非简并飞秒四波混频的集合，两束中心波长不同的飞秒光，以一定角度交叉重合于三阶非线性材料中，可以一次性获得多个空间分离且中心波长可调的飞秒激光脉冲。基于目前已经商业化的25 fs钛宝石放大器出射光，利用CFWM可以获得能量百微焦以上的飞秒激光脉冲，光谱范围可以覆盖紫外到近红外。

应用优势：所使用的装置简单紧凑，而且一定程度上相当于多个NOPA同时工作，简单经济[1]。