1 北京工业大学 材料与制造学部 激光工程研究院，北京 100124
2 北京工业大学 北京激光应用技术研究中心，北京 100124
光纤-固体混合放大技术能够将光纤激光器和固体放大器的优势结合，获得结构紧凑、成本低廉的高功率超短脉冲激光。因此，实验设计了基于掺镱光纤-固体混合放大技术的高平均功率超短脉冲激光器。该激光器主要由全光纤结构激光器和两级固体放大器组成，第一级为基于Yb: YAG单晶光纤的固体放大器，第二级为基于无侧面抛光的棒状Yb: YAG晶体的主放大器。超短脉冲全光纤前端平均输出功率为6.5 W，重复频率52.9 MHz，脉冲宽度47.5 ps。第一级单晶光纤放大器采用单通放大形式，在反向泵浦功率182 W时获得40 W的平均功率。第二级固体放大器同样为单通放大，在反向泵浦功率307 W时获得平均功率122.9 W的超短脉冲激光输出，滤除热退偏激光后获得了107.3 W的线偏振超短脉冲激光，对应斜效率为26.1%。此时测得脉冲宽度为12.1 ps，中心波长为1 030.6 nm，光谱宽度为2.4 nm。在最大输出功率107.3 W时，测得水平和垂直方向的光束质量因子Mx2=1.45，My2=1.20。
激光放大器 超短脉冲 混合放大 laser amplifier ultrashort pulse hybrid amplification 红外与激光工程
2022, 51(6): 20210442
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 北京 100124
2 北京工业大学北京激光应用技术研究中心, 北京 100124
高功率超短脉冲激光器在工业、科研和**等领域有着广泛应用。光纤-固体混合放大技术将光纤激光器的光束质量好、单程增益大、散热性好等优势和单晶光纤/棒状(块状)固体放大器的脉冲峰值功率高、非线性效应弱等优势结合,是实现结构紧凑、稳定性好、成本低的高峰值功率、大能量超短脉冲激光器的有效手段。总结了近年来1 μm波段掺镱光纤激光器、光子晶体光纤放大器、单晶光纤放大器和棒状(块状)固体放大器的国内外研究进展,重点介绍了本课题组在高功率超短脉冲光纤激光器、光子晶体光纤与固体放大器等领域的工作,同时探讨并展望了光纤-固体混合放大技术未来的发展方向。
激光器 激光放大器 超短脉冲 光纤-固体混合放大 高峰值功率
1 北京工业大学材料制造学部激光工程研究院, 北京 100124
2 北京工业大学北京激光应用技术研究中心, 北京 100124
超短脉冲光纤激光器在工业、医学、科研等许多领域有着重要的应用。报道了基于全保偏非线性放大环形镜(NALM, nonlinear amplifying loop mirror)锁模的掺镱光纤激光器,通过调整腔内无源光纤的长度和位置,实现了21 MHz~100 kHz重复频率下的锁模。在21.16 MHz重复频率下实现了3 dB光谱带宽为9.1 nm、脉宽为5.3 ps的单脉冲锁模输出,经压缩后脉宽为352 fs。当重复频率为5.92 MHz时,获得了3 dB光谱带宽最宽为30 nm和压缩脉宽最窄为177 fs的锁模脉冲输出。受限于光纤长度,当最低重复频率为100 kHz时,从振荡器直接输出的锁模脉冲的单脉冲能量为104 nJ,脉宽为300 ps,经压缩后脉宽为1.053 ps。在所有重复频率下,锁模脉冲都具有宽光谱、可压缩至亚皮秒量级等特性,并且不是耗散孤子共振或者类噪声脉冲。其中,当重复频率为388 kHz时,脉宽为62.7 ps、单脉冲能量为20.8 nJ的NALM锁模种子源经过单级光纤放大器后,单脉冲能量可以直接放大到3 μJ,最终脉宽可以被压缩至537 fs,整个激光器系统不含脉冲选择器件和额外的多级光纤放大级,结构十分紧凑。
激光器 锁模激光器 超快激光 非线性放大环形镜 低重复频率
