次谐波产生（THG）是一种非线性光学过程。利用其能够将低能量量子转换为高能量子的特性，THG在高分辨率的界面研究，亚波长尺度光操作和生物分子检测领域具有潜在应用。利用THG的一个限制是其功率转换效率较低，目前研究人员已经利用等离子体耦合效应，量子点或二维材料处的电带隙共振来研究各种THG增强方法。其中，镧系离子掺杂的上转换纳米粒子（UCNPs）可以通过类似于THG的多光子过程激发，但迄今为止尚未研究其与THG的相互作用或共振。本文展示了在多层UCNP薄膜上第一次相干放大飞秒脉冲三次谐波，放大倍数为7.8。这种放大是由入射飞秒激光场产生的三次谐波和UCNP的电带隙的共振相互作用产生的。由于重吸收效应，三次谐波和上转换发光（UCL）的功率贡献强烈依赖于样本几何形状。为深入了解发射激光特性，本文对谱域，时域，射频域和极化依赖性进行了分析。这种在UCNP薄膜上的三次谐波（TH）的相干放大实现了更高的功率，更短的波长，以及在目标样品附近简单薄膜结构处产生了超短飞秒脉冲。这将有希望成为一种用于材料表征，亚波长光子学和生物分子检测的超快短波激光平台。

在自组装薄膜UCNP上对三次谐波飞秒激光脉冲进行功率放大。a）光学系统； b）在薄膜UCNP上放大的超快TH；c）合成的UCNP的TEM图像；d）自组装UCNP薄膜的SEM图像。

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