1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
飞秒光纤激光器具有良好的光束质量与稳定性,被广泛应用于精细材料加工行业。目前工业化光纤飞秒激光器主要是通过啁啾脉冲放大系统的多级放大来实现其高功率,可是多级放大过程会导致严重的增益窄化效应,限制最终的压缩脉冲宽度。为了解决增益窄化问题,缩短脉冲宽度,提高峰值功率,达到更好的“冷”加工效果,提出一种基于空间光调制器的光谱整形系统,通过加载到空间光调制器上的灰度图,产生中心凹陷、平顶等特殊光谱形状,放大后的光谱宽度与初始的种子源保持一致。与未加光谱调制相比,光谱调制后的光谱宽度从7 nm提高到9.5 nm,对应的极限脉宽从222 fs减少到164 fs左右。最后通过透射式光栅对压缩,得到了平均功率为1.3 W的飞秒激光输出,采用高斯拟合的方式测量脉冲,脉冲宽度为170 fs,接近转换极限脉冲。
激光器 液晶空间光调制器 光纤飞秒激光器 光谱调制 增益窄化 啁啾脉冲放大系统 中国激光
2021, 48(11): 1101001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physical Science and Technology, Inner Mongolia Key Laboratory of Nanoscience and Nanotechnology, Inner Mongolia University, Hohhot 010021, China
2 State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
In this paper, we innovatively conduct a Porro prism-based beam pointing stability promotion technique research and realize a high-performance rod-type photonic crystal fiber-based chirped pulse amplification (CPA) system, mainly including a frequency-reduced all-fiber pre-amplification stage, photonic crystal rod-based main amplification stage, and 1600 lines/mm transmission grating-pair compressor. Laser output with average power of 50 W, repetition rates of 500 kHz, pulse energy of 100 μJ, pulse duration of 830 fs, beam quality of M2<1.3, power fluctuation of 0.55% root mean square, and beam pointing drift of 19 μrad/°C over 8 h is realized. The high-performance laser system has an enormous application potential in fundamental research and precision manufacturing fields.
chirped pulse amplification ultrashort pulses high performance laser system High Power Laser Science and Engineering
2020, 8(4): 04000e40
中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
根据啁啾光纤光栅的温度可调谐性这一原理，提出通过控制啁啾光纤光栅的温度，改变其色散量，从而获得最小输出脉宽的方案,并通过实验验证了这一想法的可行性。利用啁啾光纤光栅作为啁啾脉冲放大(CPA)系统中的脉冲展宽器，用空间光栅对作为脉冲压缩器，通过压缩器为脉冲提供的负色散来补偿展宽器为脉冲引入的正色散。利用自相关仪测量压缩输出脉冲宽度随温度的变化情况，间接反映啁啾光纤光栅色散量随温度的变化情况。从实验所得数据可以得知，当温度从-7 ℃上升到50 ℃时，脉宽从1057 fs先下降到764 fs后又上升到910 fs，共变化了439 fs。在此过程中，随温度的上升，啁啾光纤光栅的色散由补偿不足变为过补偿。
光栅 啁啾光纤光栅 超短脉冲 温度可调谐 色散量
中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
实验研究了基于掺Yb3＋光纤的啁啾脉冲放大(CPA)系统。利用半导体可饱和吸收体锁模光纤激光器作为种子源，采用啁啾脉冲放大技术，将波长为1030 nm 的脉冲展宽到数百皮秒进行放大。采用多级的掺镱单模光纤和双包层光纤组成预放大器，主放大器采用大模场的掺镱棒状光子晶体光纤作为激光工作物质，实现了重复频率为211 kHz，功率为50 W 的单模皮秒脉冲输出。通过合理地控制放大系统中每一级光纤放大器的增益以及非线性积累量，有效抑制了高能脉冲放大过程中非线性效应对脉冲时域特性的影响。采用反射式光栅对，对输出的放大脉冲进行压缩，最终获得了脉宽为887 fs 的激光输出，单脉冲能量达到124 μJ，对应峰值功率为139.8 MW，该实验结果为国内首次报道基于光纤结构的百微焦级飞秒激光系统。
激光器 光子晶体光纤 啁啾脉冲放大 飞秒激光 中国激光
2015, 42(12): 1202005
