飞秒激光在3C产业(包括计算机、通信和消费电子产品)、增材制造、精准医疗、微纳加工、超快检测等领域具有广阔的应用前景。光纤啁啾脉冲放大(FCPA)技术是获得高功率飞秒激光的重要技术路线。在FCPA系统中，啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)是调控色散的关键器件，然而目前国内使用的CFBG长期依赖进口，使得我国的飞秒激光产业面临不可控风险。

本课题组近几年研制出了CFBG刻写系统，其所使用的刻写光源为自研全固态紫外激光器，而且制作该光源所使用的器件均为国产。目前，使用该光源刻写的CFBG已被成功应用于光纤锁模振荡器。在此基础上，本团队通过优化模板设计，在Fujikura SM98-PS-U25D光纤上成功刻写出了色散可达60 ps/nm的CFBG。进一步，本团队与中国科学院西安光学精密机械研究所合作，将该光纤应用于高功率FCPA系统，取得了优异效果。

图1是CFBG的反射谱及照片，中心波长为1033 nm，光谱宽度为12 nm，反射率约为12%，色散量为60 ps/nm。

图 1. CFBG的反射谱及照片。(a)反射谱；(b)照片

Fig. 1. Reflected spectrum and photograph of chirped fiber Bragg grating. (a) Reflected spectrum; (b) photograph

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在FCPA系统中，光纤锁模振荡器输出的种子光经CFBG展宽脉宽后，进入一级单包层光纤和一级双包层光纤预放大器提升功率，然后经声光调制器降频至1～5 MHz，之后经一级单包层光纤和一级双包层光纤预放大器再次预放大，接着再经过一级光子晶体光纤(PCF)放大后进入双光栅压缩器压缩脉宽。

保持压缩后的功率不变(9 W)，不同重复频率下压缩后的脉冲波形如图2所示。可以看出，在3 MHz以上的重复频率下，即单脉冲能量不超过3 μJ时，脉冲波形较为干净，脉宽为507 fs。随着重复频率降低，脉冲波形的底座开始抬高。可以通过进一步展宽脉宽或增加光纤芯径来改善此现象。

图 2. FCPA系统压缩后的脉冲波形。(a) 5 MHz重复频率；(b) 3 MHz重复频率；(c) 2 MHz重复频率；(d) 1 MHz重复频率

Fig. 2. Compressed pulse shapes from FCPA system. (a) 5 MHz repetition frequency; (b) 3 MHz repetition frequency; (c) 2 MHz repetition frequency; (d) 1 MHz repetition frequency

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自研大色散量CFBG的性能得到了证明，为我国高端飞秒激光器的自主化作出了积极贡献。