1．CEP稳定少周期脉冲产生
CEP稳定少周期脉冲产生是超快激光技术的重要课题。这里我们通过差频产生CEP稳定的脉冲，并利用它驱动白光超连续产生超宽带的CEP稳定脉冲，之后通过两级非共线光参量放大器放大超宽带脉冲。
我们研制的CEP稳定光参量放大器经过多个版本迭代，可稳定输出CEP稳定少周期脉冲，输出波长范围为700-1000 nm，脉冲能量大于90 μJ、脉宽小于9 fs。CEP稳定光参量放大器即可作为出色的少周期光源用于实验，也可作为放大器前级光源。
图2-1 (a) CEP稳定宽带OPA模块光路实物图与输出能量测量结果，(b) CEP锁定测量结果，(c) 脉冲压缩测量结果
图2-2 CEP稳定宽带OPA模块外观实物图
2．高能量高功率皮秒激光
在高能量少周期参量飞秒激光系统中，皮秒泵浦激光是其中的核心组成部分，用于在光参量放大过程中提供能量。由于信号光最终能量要达到50 mJ以上，因此需要输出多路100 mJ量级532 nm高能量皮秒激光作为泵浦激光，并且工作在1 kHz，因此兼具高能量和高平均功率的特点。在此之前，仅有立陶宛EKSPLA公司可以提供满足指标要求的产品。
在高能量皮秒激光器中，由于泵浦光参量过程的需要，以及放大器非线性抑制的考虑，需要使用平顶光斑。通过探索多种不同光束整形方案、详细分析测试像传递系统，克服了强烈热效应带来的影响，最终得到了均匀度好于70%的140 W高能量皮秒激光输出，倍频输出102 W，是目前国内最高功率的1 kHz皮秒绿光，满足了系统指标要求。
图2-3 泵浦激光光斑与功率
联合国内优势单位，定制研发了口径15 mm的Nd:YAG半导体侧面泵浦模块，通过优化泵浦芯片分布以及热管理，实现了能够在1 kHz工作的30 kW峰值功率泵浦模块，并且荧光分布均匀度大于85%。
图2-4 大口径侧泵模块增益分布与实物图
3．高能量高功率少周期脉冲产生
高能量高功率少周期脉冲是超快激光研究的前沿方向。我们研制的高能量高功率少周期激光系统基于级联光参量放大过程，使用自研的高能量高功率皮秒激光系统作为泵浦光源，获得单脉冲能量>60 mJ、光谱宽度>200 nm、支持傅里叶变换极限脉宽小于10 fs的高能量啁啾脉冲信号输出。可稳定输出超短超强少周期脉冲，输出波长范围为700-1000 nm，脉冲能量大于50 mJ@1 kHz、脉宽小于10 fs。高能量高功率少周期激光系统是开展前沿超快物理实验的强有力工具。