高峰值功率光纤激光器

于振华

摘要：采用啁啾脉冲放大技术搭建了全光纤飞秒激光放大器。平均功率20 mW，脉冲宽度127 fs，中心波长为1574 nm的种子脉冲，放大到平均功率758 mW，输出脉冲宽度为174 fs，重复频率为177.6 MHz，单脉冲能量为4 nJ，峰值功率为24.5 kW。

关键词：光纤激光器;超快激光;飞秒

超快激光实际应用中，对超短脉冲的单脉冲能量、峰值功率都有较高的要求，振荡器结构很难实现。为了解决这一难题，必须对振荡器输出的脉冲进行放大【1-4】。放大过程中飞秒脉冲由于高峰值功率所带来的非线性效应极易产生拉曼频移和脉冲分裂，不利于高脉冲能量和高峰值功率的获得。啁啾脉冲放大技术可以解决这一难题。啁啾脉冲放大的原理为：在脉冲进行放大之前，使脉冲展宽，其峰值功率明显降低，再进行放大，放大后的脉冲再经过光栅对、光纤光栅、棱镜对或者色散位移光纤将脉冲压缩，获得窄脉冲，高功率输出。

一、全光纤啁啾脉冲放大器

受实验条件的限制，实验中主要研究了低脉冲能量下的全光纤啁啾脉冲放大器。实验中利用色散位移光纤对脉冲展宽，利用普通单模光纤对脉冲进行了压缩。图1为啁啾脉冲放大器装置图，主要包括：飞秒种子源、展宽部分、第一级放大、第二级放大、压缩部分。

飞秒种子源为实验室自行研制的利用碳纳米管为可饱和吸收体的飞秒掺铒光纤激光器，脉冲宽度为127 fs，光谱宽度为34.5 nm，最大输出功率为20 mW，输出波长为1571 nm。

二、展宽过程

展宽部分种子源经过40米色散位移光纤（DCF）进行展宽。……