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。

利用啁啾光纤光栅的温度可调谐效应, 提出了一种新型的色散补偿方法.该方法使啁啾光纤光栅处于一个连续的线性温度梯度场中, 通过调节啁啾光纤光栅两端的温度差, 改变其色散量, 实现在以啁啾光纤光栅为展宽器和以体光栅为压缩器的超快激光系统中对输出脉宽的连续精密调节, 并通过实验验证这一方法的可行性.实验结果表明：沿着啁啾光纤光栅应用连续的温度梯度场, 当温差从0℃到50℃变化时, 可以连续地调节啁啾光纤光栅的色散参数.展宽器和压缩器之间的色散失配可以通过调节线性温度场的温度梯度得到补偿, 避免了繁琐的脉宽优化步骤.本文是以啁啾体光栅为压缩器的光纤啁啾脉冲放大系统中通过调节施加在展宽器上的连续线性温度场的梯度, 实现对啁啾脉冲系统中的色散失配进行精密调制的技术方案.

对两个1.45 W/520 nm绿光半导体激光器的输出光束进行整形, 再将其聚焦到钛宝石激光晶体上进行抽运, 并结合GTI(Gires-Tournois Interferometer)镜对腔内色散给予补偿, 实现了稳定的克尔透镜锁模运转, 输出脉冲激光的脉宽为91 fs, 输出功率为208 mW, 输出单脉冲能量为1.59 nJ;优化腔型参数后, 获得的最窄脉宽为82 fs;缩短腔长后, 获得的最高输出功率为232 mW。

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。

实验研究了基于掺Yb^3＋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。

The efficient generation of a 1.17-mJ laser pulse with 360 ps duration using an ytterbium (Yb)-doped fiber amplifier chain seeded by a homemade mode-locked fiber laser is demonstrated experimentally. A specially designed figure-of-eight fiber laser acts as the seed source of a chirped-pulse amplification (CPA) system and generates mode-locked pulses with hundreds of picosecond widths. Two kinds of large-mode-area (LMA) double-clad Yb-doped fibers are employed to construct the pre-amplifier and main amplifier. All of the adopted instruments help avoid severe nonlinearity in fibers to raise sub-nanosecond pulse energy with acceptable signal-to-noise ratio (SNR). The output spectrum of this fiber-based CPA system shows that amplified spontaneous emission (ASE) is suppressed to better than 30 dB, and the onset of stimulated Raman scattering is excluded.

报道了应用准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱时的一种现象，并根据调制不稳定和数值解薛定谔方程证明此现象为调制不稳定性.在实验中发现有两个波峰，与中心波长之间的距离分别为27.08 nm和32.72 nm，经过对比和分析数值结算和实验结果非常吻合，说明调制不稳定性在准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱过程中起着重要的作用.

研究了亚纳秒脉冲抽运光子晶体光纤产生高功率超连续谱的机理.采用掺镱锁模光纤激光器产生的脉宽570 ps光脉冲，抽运1.8 m光子晶体光纤，得到了平均功率为1.15 W、光谱覆盖范围为750 nm的超连续谱.通过实验和模拟结果的对比和分析，证实了亚纳秒脉冲抽运1.8 mPCF产生超连续谱时，调制不稳定性效应起了重要作用.在研究了不同抽运功率下输出的超连续谱变化后，发现随着抽运功率的提高，输出功率也更高且超连续谱覆盖波段也更宽，在瓦级输出功率下依然未达到饱和展宽状态，还有进一步提高功率和展宽光谱的空间.