華東師范大學(xué)曾和平教授和上海理工大學(xué)郝強(qiáng)副教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)成功研制了參數(shù)為1.56μm/ 60nJ/ 100fs/ 10MHz的高穩(wěn)定性、可靠耐用的超快激光光源。
“2019中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展”候選推薦
1.56μm波段飛秒脈沖激光在激光通信、醫(yī)療診斷、微納加工、精密測(cè)量等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。特別是，通過(guò)光學(xué)倍頻技術(shù)，1.56μm倍頻激光器可工作鈦寶石激光器的輸出波段，致其應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步拓展。當(dāng)前，鈦寶石振蕩器和放大器產(chǎn)品發(fā)展成熟，在極短脈沖(<20fs)和超大能量(>1mJ)方面具有顯著的指標(biāo)性?xún)?yōu)勢(shì)。相較于鈦寶石激光器，摻鉺光纖飛秒激光器產(chǎn)品在50-100fs脈沖寬度和<10nJ單脈沖能量方面具有顯著的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)。進(jìn)一步綜合光纖激光器的高效率、免維護(hù)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，摻鉺光纖飛秒激光器已成為鈦寶石激光器的理想替代光源。據(jù)了解，輸出功率在百毫瓦量級(jí)的780/1560nm飛秒激光器國(guó)內(nèi)每年有約300臺(tái)的市場(chǎng)容量，且科研市場(chǎng)逐年增長(zhǎng)。限制1.56μm波段飛秒脈沖功率提升和脈沖壓縮的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是非線(xiàn)性和色散管理。通常，啁啾脈沖放大技術(shù)(chirped-pulse amplification, CPA)是克服非線(xiàn)性效應(yīng)的一種主要手段，該技術(shù)在800nm鈦寶石激光器和1.03μm摻鐿光纖激光器中應(yīng)用廣泛。然而，由于光柵壓縮器的衍射效率、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高階色散等問(wèn)題，CPA技術(shù)在1.56μm波段的發(fā)展并不順利。此外，考慮到通過(guò)增加腔內(nèi)光纖長(zhǎng)度較容易降低脈沖重復(fù)頻率，即可利用啁啾脈沖振蕩(chirped-pulse oscillation, CPO)技術(shù)直接從振蕩器產(chǎn)生高能量超短脈沖。圖1中的藍(lán)色和橙色虛線(xiàn)分別描述了利用CPA和CPO技術(shù)獲取到的脈寬和能量趨勢(shì)曲線(xiàn)。近年，分離脈沖放大(divided-pulse amplification, DPA)或稱(chēng)為相干脈沖合成(coherent beam combination, CBC)技術(shù)已逐漸成為1.03μm波段產(chǎn)生千瓦平均功率超短脈沖的主要手段。該技術(shù)基于偏振分束將種子光進(jìn)行能量分配，分別注入多個(gè)放大器中進(jìn)行能量提升，可按比例降低放大器中脈沖的峰值功率，進(jìn)而有效管理放大脈沖非線(xiàn)性效應(yīng)。
論文鏈接：
https://doi.org/10.3788/COL201917.061401
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