1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 湖北大学微电子学院，湖北 武汉 430062
3 江苏科技大学理学院，江苏 镇江 212003
获得13.5 nm极紫外光刻光源的主流方案为激光激发等离子体，即利用高功率、高重复频率、高光束质量的短脉冲CO2激光与液滴锡靶作用产生极紫外光。高功率CO2激光由振荡器产生的高重复频率CO2种子经多级放大产生，所以功率放大器是驱动光源系统的核心器件之一。建立了射频激励快轴流CO2激光放大器的六温度模型，可以模拟计算放大过程中稳态与瞬态的能量分布情况、光强变化情况、增益系数等。以此模型为适应度函数，采用遗传算法对自研射频激励快轴流CO2激光放大器的腔压和CO2、N2、He气体体积比进行全局优化，优化结果为80 mbar（1 bar=100 kPa）和V（CO2）∶V（N2）∶V（He）=12.2%∶15.3%∶72.5%。在波长10.6 μm种子光注入功率110 W的情况下，放大器的激光输出功率从2504 W 提高到3422 W，验证了该方法的可行性和有效性。
激光技术 极紫外 CO2激光放大 六温度模型 遗传算法
中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
掺镱大模场光子晶体光纤在高峰值功率超快激光放大器中有着重要的应用价值，其研究得到了广泛关注。首先简要介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展，阐述了掺镱大模场光子晶体光纤的基本设计思路，对比说明了保偏型掺镱光子晶体光纤的设计制备方法。重点介绍了近十年来中国科学院上海光学精密机械研究所在掺镱大模场光子晶体光纤方面的研究进展。包括掺镱大模场光子晶体光纤的纤芯折射率大小和均匀性控制、光子晶体光纤微结构控制等关键技术。采用自主研制的四种芯径为40~100 μm的掺镱大模场光子晶体光纤开展了皮秒脉冲激光放大实验。利用40 μm芯径的保偏掺镱光子晶体光纤实现了平均功率为100 W、光束质量因子（M2）小于1.4的稳定输出，偏振消光比为12 dB。利用100 μm芯径的保偏掺镱大模场光子晶体光纤实现了M2小于1.5的高光束质量脉冲放大。上述研究为掺镱大模场光子晶体光纤的国产化应用奠定了基础。
光纤光学 掺镱石英玻璃 大模场光子晶体光纤 皮秒脉冲激光放大 光纤激光
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronics and Information, Guangdong Polytechnic Normal University, Guangzhou 510665, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Nanophotonic Functional Materials and Devices, South China Normal University, Guangzhou 510006, China
3 Guangzhou Key Laboratory for Special Fiber Photonic Devices, South China Normal University, Guangzhou 510006, China
4 Guangdong Provincial Key Laboratory of Industrial Ultrashort Pulse Laser Technology, Shenzhen 518055, China
In this work, we demonstrated the double-cladding Tm/Al co-doped photonic crystal fiber (PCF) by laser additive manufacturing. The measurements show that the fiber was heavily doped with a concentration of 2.13% (mass fraction) without any crystallization. The splicing property of PCF was studied, and the integrity of the PCF air holes was maintained during the splicing process. The PCF with combiner pigtail has a splice loss of 0.23 dB. The all-fiber Tm/Al co-doped PCF amplifier system achieves a slope efficiency of 13% at 1948 nm with an output laser power of nearly 1.59 W. An upconversion process was also observed under laser excitation with a 1064 nm pulse. This method provides a new idea to deal with Tm-doped PCF fabrication and promotes the promising application of 2 µm fiber lasers.
photonic crystal fiber laser laser amplification Chinese Optics Letters
2023, 21(12): 121401
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件 与材料重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 深圳盛方科技有限公司,广东 深圳 518173
4 深圳技术大学新材料与新能源学院,广东 深圳 518118
5 合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽 合肥 230009
由于具有波长短、聚焦特性好、峰值功率高等优势, 紫外超短脉冲在超快科学、强场物理等领域具有重要的应用价值。准分子激光工作气体作为增益介质在放大紫外超短脉冲方面具有独特的优势, 利用准分子激光放大紫外超短脉冲获得高强度的激光输出为紫外激光的应用提供了新的可能性。概括介绍了准分子激光放大的特点, 进而基于准分子的放大特性分单元介绍了紫外超短准分子激光放大技术, 并对深紫外超短脉冲脉宽的测量进行了简单阐述。
激光技术 紫外超短脉冲 准分子激光放大 脉宽测量 laser technique ultrashort ultraviolet pulse excimer laser amplification pulse duration measurement
强激光与粒子束
2022, 34(3): 031007
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 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心, 北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
设计了一种高功率多通泵浦Yb∶YAG平面波导激光放大器。 所设计的放大器采用对称泵浦方案,泵浦源对称分置于平面波导两侧,泵浦光在平面波导中经反射多次通过芯层以实现多通泵浦。分析了泵浦吸收特性的影响因素,推导了平面波导几何参数间的约束关系,并对平面波导结构进行了优化。使用激光放大模型分析了所设计平面波导放大器的泵浦吸收特性、温度特性及放大输出特性。结果显示:所设计多通泵浦平面波导放大器具有高泵浦吸收率,以及高的光-光转换效率,当注入种子光功率为200 W,泵浦功率为10 kW时,对称多通泵浦平面波导的泵浦吸收率最大值为96.8%,对应的放大输出功率为7483 W,光-光转换效率为72.8%;同时,良好的吸收均匀性使其受热效应的影响更小,有利于获得高质量的光束。
激光光学 Yb∶YAG; 平面波导 激光放大 高功率 多通泵浦 光学学报
2021, 41(23): 2314001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
近年来,掺镱大模场光子晶体光纤由于在高峰值功率皮秒超快激光放大器方面的重要应用而受到广泛关注。简要分析了掺镱大模场光子晶体光纤的研制难点,介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展,以及应用于掺镱大模场光子晶体光纤制备的掺镱石英玻璃芯棒制备方法及其光学、光谱性能,重点介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所基于溶胶-凝胶工艺制备大直径、低数值孔径掺镱石英玻璃芯棒玻璃,以及大模场掺镱光子晶体光纤的制备及其用于皮秒脉冲激光放大的研究进展。最后对掺镱大模场光子晶体光纤的研发及应用进行了总结及展望。
光纤光学 掺镱石英玻璃 大模场面积光子晶体光纤 皮秒脉冲激光放大 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170602
北京工业大学 激光工程研究院, 北京 100124
在自主研制的全固态皮秒激光器基础上, 腔外加入偏振转换元件输出皮秒径向偏振激光, 并对其进行侧泵Nd:YAG晶体放大, 最终得到中心波长1 064 nm、平均功率1.95 W、重复频率1 kHz、峰值功率1.77×108 W、光束质量2.95以及纯度92%的皮秒径向偏振激光器。用该激光器对0.5 mm厚不锈钢材料进行钻孔和刻槽实验, 并与同等加工工艺参数条件下皮秒线偏振激光器钻孔圆度和刻槽深度进行对比, 分析两种激光器对加工效果的影响。实验结果表明, 相比皮秒线偏振激光, 利用皮秒径向偏振激光进行加工, 钻孔圆度更好、刻槽深度更深且槽侧壁更为平坦。该结果为皮秒径向偏振激光器在材料加工领域的应用提供参考。
固体激光器 径向偏振 激光加工 皮秒激光 激光放大 all-solid-state laser radial polarization laser process picosecond laser laser amplification 红外与激光工程
2019, 48(1): 0106003
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室， 光电信息技术教育部重点实验室， 天津 300072
2 西安中科汇纤光电科技有限公司， 陕西 西安 710119
利用普通大模场面积掺镱保偏双包层光纤作为增益介质，采用啁啾脉冲放大技术搭建了全保偏光纤飞秒激光放大系统。由于全保偏光纤结构，系统具有较高的集成度和长期稳定性。将系统中积累的三阶色散与放大过程中引入的非线性啁啾相互补偿，通过控制展宽光纤的长度，优化了压缩后脉冲质量和宽度。同时分析了周期性光谱调制对放大输出的影响，通过优化保偏（2+1）×1光纤合束器的制作工艺，解决了其引起的周期性光谱调制问题，最终获得重复频率为111 MHz，压缩后输出平均功率为9 W，对应脉宽为260 fs，单脉冲能量为81 nJ，保偏比为13 dB的高质量飞秒激光脉冲输出。
激光光学 保偏光纤合束器 周期性光谱调制 啁啾脉冲放大 光纤飞秒激光放大系统
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100192
提出一种可实现大功率输出、重复频率为80 MHz的皮秒锁模振荡器，当抽运功率为22.4 W 时，可实现功率为5.1 W，频谱信噪比大于60 dB，脉冲宽度为23.7 ps 的皮秒脉冲的稳定输出。通过选择合理的半导体可饱和吸收镜(SESAM)参数和合适的腔型，实现SESAM 长期无损伤运转并进行500 h 的实验验证。采用888 nm 激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4 晶体的两级功率放大系统将皮秒锁模振荡器的功率提升至44 W。放大系统的光-光转换效率大于25%，输出光具有良好的光斑模式，光束质量因子M2<1.5。
激光器 皮秒锁模振荡器 半导体可饱和吸收镜 激光放大 888 nm 抽运
