少周期飞秒激光不仅是产生高次谐波和孤立阿秒光脉冲的主力光源，同时也广泛应用于各类超快泵浦-探测实验和瞬态吸收谱学。传统的少周期飞秒脉冲普遍基于1kHz重复频率的飞秒激光放大器系统。如能进一步提高重复频率（≥50kHz），不仅能将极紫外阿秒光脉冲的光子通量提高两个数量级，还将极大优化非平衡态超快物理实验相关探测过程中的信噪比。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心原子尺度阿秒超快动力学青年团队长期致力于少周期飞秒激光再压缩和亚周期阿秒光场调控研究。曾利用充气空芯光纤（APL 115, 031102, 2019）和级联薄片组（APL 118, 261102, 2021）先后产生了3.8fs 和3.6fs的少周期飞秒脉冲（重复频率均为1kHz），并以此为驱动光源首次开展了合成光场调控固体高次谐波的研究（APL 120, 121105, 2022）。
在前期工作的基础上，团队综合考虑固体多通腔和固体薄片组的各自优势，提出超倍频程光谱再展宽和少周期飞秒脉冲再压缩的新路径（图）。首次以全固态技术路线高效率实现了脉冲宽度压缩26倍（180fs - 6.9fs），峰值功率提升11倍（1.1GW - 12.5GW）的高重频少周期脉冲再压缩，4小时功率稳定性优于0.1%，其中第一级功率稳定性优于0.04%。该工作的峰值功率和压缩脉宽在全固态方法中均位于国际较高水平（图），展宽优化后的光谱范围超过1.5个倍频程（500nm – 1420nm），支持小于0.8个光学周期（2.7fs）的傅里叶变换极限脉冲（图）。
图 指标对比（左），实验装置（右上），光谱与变换极限（右下）
该工作有望作为下一代高通量极紫外阿秒光源的驱动激光，实现更高时间分辨率、更高信噪比的泵浦-探测超快谱学测量。相关成果以“Few-cycle 12.5-GW pulses generated via efficient all-solid-state post-compression from an ytterbium laser”为题发表于【Optics Letters 49, 6992-6995 (2024)】。物理所研究生刘宇哲（第一作者）、谌峙东、杨森池、贺一诚共同参与了本工作，物理所汪信波副研究员、中国科学院空天信息创新研究院麻云凤研究员、中国科学院合肥物质科学研究院周春副研究员给予本工作指导与支持，团队负责人方少波为本论文通讯作者。该工作受到了国家重点研发计划、中国科学院-财政部联合稳定支持基础研究领域青年团队计划、北京市杰出青年科学基金、综合极端条件实验装置（SECUF）的支持。
编辑：小咕咕