脈沖寬度小于500 fs的工業(yè)飛秒激光器的平均功率僅為幾十瓦。兩種主要的激光器結(jié)構(gòu)代表了這種類型的激光器：基于再生 放大器結(jié)構(gòu)，或基于光纖放大器結(jié)構(gòu)的飛秒激光器。數(shù)百瓦 / 數(shù)毫 焦耳輸出的工業(yè)飛秒激光器，多采用 Yb:YAG 增益介質(zhì)和板條或者 碟片放大器結(jié)構(gòu)。目前，高功率的飛秒激光器，通過光纖飛秒激光 的相干合束技術(shù)，已經(jīng)實現(xiàn)了萬瓦飛秒激光輸出。本文將從飛秒激光技術(shù)的幾個層面闡述高功率大能量飛秒脈沖激光技術(shù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。
飛秒激光
高功率飛秒激光器的應(yīng)用
飛秒高峰值功率密度 (TW/cm2 ) 和高重復頻率 (MHz) 激光系統(tǒng) 廣泛應(yīng)用于科學、工業(yè)和軍事領(lǐng)域?？刂骑w秒脈沖和材料相互作用 的主要機制是多光子現(xiàn)象和非熱過程，這使得它們對各種應(yīng)用具有 獨特的吸引力。當前，飛秒激光器在透明材料（例如熔融石英、藍寶石等）的 三維加工中展現(xiàn)出色的能力，成為光纖微加工（如光纖光柵刻寫）、 半導體晶片切割、可重寫 5D 光學存儲器的優(yōu)異工具。此外，飛秒激光可以改變太陽能電池板的表面，以提高太陽能電池的效率。
同時，飛秒激光器還在瞬態(tài)吸收光譜中發(fā)現(xiàn)了獨特的應(yīng)用——借助超 短探測脈沖，可以在生物材料中實時跟蹤光物理和光化學反應(yīng)的快 速演變。以上列舉的僅是飛秒激光系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中的一小部分，但 卻充分說明了其重要性。
過去十年，激光制造已全面滲透制造業(yè)各領(lǐng)域，未來微納加工 發(fā)展的方向是進一步實現(xiàn)大尺寸、高精度和高效率加工。誠然，超 快激光有著很廣闊的市場需求空間，在打標加工、航空航天 、3C 電子、通信、新材料、器件加工、汽車等更多領(lǐng)域，將孕育出更多 的超快激光應(yīng)用場景，并需要更高的激光輸出功率和單脈沖能量。
飛秒脈沖產(chǎn)生方法
鎖模（Mode-locking）是激光器產(chǎn)生超短脈沖的方法。鎖模技 術(shù)一般分為主動鎖模和被動鎖模。前者是從外部向激光器輸入信號， 周期性地調(diào)制激光器的增益或損耗，達到鎖模；后者則采用飽和吸收 器，利用其非線性吸收達到鎖定相對相位，產(chǎn)生超短脈沖輸出。
克爾透鏡鎖模
1990 年，克爾透鏡鎖模的出現(xiàn)打開了超快激光技術(shù)革命的大門， 也由此誕生了第一臺摻鈦藍寶石克爾透鏡鎖模激光器，標志著具有 超高峰值功率的固體飛秒激光新階段的開始。克爾透鏡鎖模 (KLM) 的優(yōu)勢包括非?？欤悦}沖最短；非常寬頻，因此可調(diào)范圍更廣。然而，其劣勢也不少，例如不能自啟動；嚴苛的諧振腔調(diào)節(jié)（接近 穩(wěn)定極限運行）；關(guān)聯(lián)到腔體設(shè)計的可飽和吸收體（有限的應(yīng)用）。
半導體可飽和吸收鏡
同年，瑞士物理學家 U. Keller 在布拉格反射鏡上外延生長GaAs 半導體可飽和吸收體，制備成 SESAM，并應(yīng)用在鈦寶石激光 器上，得到 2ps 脈沖 [3]。SESAM[4] 作為一個鎖模啟動和穩(wěn)定元件應(yīng)用在鎖模激光器中， 克服了克爾鎖模自身難以啟動的缺點，降低了鎖模激光器的設(shè)計難 度和對激光材料性能的要求，并且大大提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。它的發(fā)明，標志著超快固體激光進入了一個新的發(fā)展階段。圖 5 描述了利用 SESAM 進行鎖模的皮秒 / 飛秒超短脈沖振蕩 器的典型結(jié)構(gòu)。
飛秒激光脈沖放大
2018 年諾貝爾物理學獎的一部分獎項頒給了啁啾脈沖放大 技 術(shù)（Chirped Pulse Amplification - CPA） 的 發(fā) 明 者 Gérard Mourou 先生和他的學生 Donna Strickland 教授——他們提出的 CPA 技術(shù)正是現(xiàn)在產(chǎn)生超強超短脈沖激光的獨創(chuàng)性方法。CPA 技 術(shù)為人類創(chuàng)造最短、最強的激光脈沖鋪平了道路。這一技術(shù)開辟了 新的研究領(lǐng)域，并在工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)生了廣泛的應(yīng)用。
相干合成
相干合成技術(shù)能夠突破單根光纖的功率極限，同時解決亮度、 熱管理等一系列問題，已成為光纖激光技術(shù)中的重要研究方向。相干合成是將一個種子源分成若干路，經(jīng)放大后再合束及壓縮， 產(chǎn)生高功率、高能量的飛秒脈沖。
相干合成中，各路激光進行振幅 疊加。理想的合成效果需要實現(xiàn)各路激光在空間 / 時間上的重合， 以及在光譜上的匹配和在相位上的鎖定，這些都依賴于復雜的相干合成關(guān)鍵技術(shù)——高精度的光譜、相位和光強等特性的探測，以及高精度的多參量主動控制，將會是多域混合相干合成系統(tǒng)構(gòu)建中必須解決的難題和重點攻關(guān)的技術(shù) [6-7]。
分脈沖放大
常用的時序相干合成方法主要有分脈沖放大 (DPA) 和脈沖堆疊 （CPS）兩大類。在題為“Divided-pulse amplification of ultrashort pulses ”的 一篇論文中，研究者提出并展示了一種新方法，用于避免超短激光 脈沖放大過程中的非線性效應(yīng)。初始脈沖被縱向分成一系列低能量 脈沖，除了偏振之外，這些脈沖與原始脈沖相同。低強度脈沖被放大，然后重新組合以產(chǎn)生最終的強脈沖。這種分脈沖放大補充了基于色散管理的技術(shù) [8]。
相干脈沖堆疊
在題為“Coherent pulse stacking amplification using lowfinesse Gires-Tournois interferometers”的一篇論文中，展示了一 種相干脈沖堆疊 (CPS) 放大新技術(shù)，以克服激光放大器可實現(xiàn)脈沖 能量的限制。CPS 使用不帶主動腔倒空器的反射諧振腔，將一系列 相位和幅度調(diào)制的光脈沖轉(zhuǎn)換為單個輸出脈沖。同時，還從理論上表 明，可以使用多個反射諧振器的序列來堆疊大量等幅脈沖，由此為從 超短脈沖光纖放大器系統(tǒng)生成高能量的脈沖提供新的途徑 [9]。
預(yù)啁啾管理放大
2021 年，中科院物理研究所 / 北京凝聚態(tài)物理國家研究中心 光物理實驗室科研人員在長期開展超快激光脈沖產(chǎn)生及放大的基礎(chǔ) 上，利用雙通放大的預(yù)啁啾管理放大（Double-pass PCMA，DP-PCMA）技術(shù)，與西安電子科技大學合作，在棒狀光子晶體光纖中 實現(xiàn)了高增益高平均功率的超短脈沖輸出。
他們將預(yù)啁啾管理放大 技術(shù)與雙通放大技術(shù)相結(jié)合，利用雙通放大的高增益特性允許將振 蕩器輸出的數(shù)十 mW 弱小信號直接放大到百瓦量級的特點，大大簡化了實驗裝置，并通過優(yōu)化裝置參數(shù)，在負啁啾下得到了兼具高平 均功率和極短脈寬的結(jié)果。PCMA 是一種非線性放大技術(shù)，可以放 大光譜寬度超過光纖放大器增益帶寬的飛秒脈沖 [10]。
增益管理非線性放大
在題為“Nonlinear ultrafast fiber amplifiers beyond the gain-narrowing limit”的一篇論文中，研究人員報告了一種新的 光纖放大方案，其特點是使用動態(tài)演化的增益譜作為自由度：當脈 沖經(jīng)歷非線性光譜展寬時，吸收和放大會主動重塑脈沖和增益譜本 身。電場和受激態(tài)粒子的動態(tài)共同演化支持可以將光譜展寬幾乎兩 個數(shù)量級，并遠超過增益帶寬的脈沖，同時保持完全可壓縮到低于 50-fs 的變換極限 [11]。
百瓦/毫焦飛秒激光器
通常，大部分脈沖持續(xù)時間小于 500 fs 的工業(yè)飛秒激光器僅 限于幾十瓦的平均功率。有兩種主要的激光器結(jié)構(gòu)代表了這種類型的激光器：基于再生放大器結(jié)構(gòu)，或基于光纖放大器結(jié)構(gòu)的飛秒激光器。
再生放大器
脈沖信號光進入再生放大器中，經(jīng)過 100 次左右的往返振蕩放 大，經(jīng)飽和后再導出諧振腔，形成一個放大脈沖。再生放大器的重 復頻率被限制在 <1 MHz（由于普克爾盒開關(guān)時間影響），并且難 以實現(xiàn)種子脈沖串模式（輸出）。
增益光纖-光子晶體光纖
在功率放大器中，丹麥 NKT Photonics 公司開發(fā)的光子晶體光纖 DC-200/40-PZ-Yb 可用于數(shù)十微焦耳的飛秒光纖激光器。這款 PCF 的芯徑為 40 mm，可支持脈沖能量 50 µJ 的飛秒脈沖，雖然比普通單模光纖的芯徑大很多，但得益于其獨特 的光纖結(jié)構(gòu)，仍可以保證基模輸出。另外一款高功率增益光子晶體光纖 aeroGAIN-ROD-PM85 可提供高峰值功率，其芯徑 為 85 mm，飛秒脈沖能量達到 200~500 µJ，成為下一代高功 率超快光纖激光器的理想增益介質(zhì)。
在題為“Millijoule pulse energy high repetition rate femtosecond fiber chirped-pulse amplification system” 的一篇論文中，報告了一種摻鐿光纖啁啾脈沖放大 (CPA) 系統(tǒng)， 重復頻率高于100 kHz，單脈沖能量達 mJ 級，平均功率超過 100 W，脈沖壓縮至 800 fs。作為主放大器，采用芯徑為 80μm 的短光子晶體光纖，展寬的脈沖寬度為 2 ns[13]。
脈沖啁啾放大及相干合成
通過相干合束兩個高功率高能量光纖啁啾脈沖放大器產(chǎn)生 0.5mJ 飛 秒 激 光 脈 沖。該 系 統(tǒng) 以 175 kHz 的 重 復 頻 率 運 行， 在壓縮后產(chǎn)生 88W 的平均功率。偏振分束器用于實現(xiàn)放大的Mach–Zehnder 干涉儀，該干涉儀通過 HänschCouillaud 測量系統(tǒng)進行穩(wěn)定。
分脈沖啁啾放大
在同一飛秒光纖放大器中實現(xiàn)啁啾脈沖放大和分脈沖放大。該方案允許在緊湊型桌面系統(tǒng)中實現(xiàn) 2.4 ns 的等效展寬脈沖持續(xù) 時間。使用棒型摻鐿光子晶體光纖（aeroGAIN-ROD-PM85 棒 型光纖），產(chǎn)生了 96 kHz 的重復頻率下 320 fs 的 430 μJ 脈沖輸 出（50 W 功率）。振蕩器種子為：1030 nm/200 fs/25 MHz。驗證了由于光纖放大器內(nèi)部的增益飽和而導致的對時域合束效率 的限制 [15]。
單程/雙程啁啾放大系統(tǒng)
橫模不穩(wěn)定性 (TMI) 現(xiàn)象目前是光纖激光系統(tǒng)（光束質(zhì)量幾乎 衍射受限）平均輸出功率的最大限制因素。首次在雙通光纖放大 器中對 TMI 進行了實驗研究后發(fā)現(xiàn)雙通放大中的 TMI 閾值明顯低 于單通放大。此外，研究揭示了雙通光纖放大器中不穩(wěn)定性的復 雜動態(tài)行為。當輸入信號是飽和信號時，單程放大橫模模式不穩(wěn)定性（TMI） 閾值高于雙程放大。主要原因是雙程會產(chǎn)生兩個熱光效應(yīng)引起的光 柵（LP01 和 HOM)。當輸入信號是低功率小信號時（雙程放大）， 情況較為復雜 [16]。
雙通棒型光纖放大器中的靜態(tài)和動態(tài)模式耦合
雙通棒型光纖放大器中存在兩種不穩(wěn)定性。首先是高功率情 況下，靜態(tài)模式退化（SMD)，這是由于基模和高階模的轉(zhuǎn)化增 加：因反向傳播的模之間形成的熱光光柵，使得同向模之間發(fā)生 耦合；高階模功率升高（M2 值增加）伴隨著高階模偏振態(tài)的變化， 引起了 SMD（可以通過偏振分束器（PBS）的輸出丟棄端測得）。
單程放大系統(tǒng)很少有非線性偏振變化。其次是橫模的模式不穩(wěn)定性 (TMI) 。因同向傳播的模之間形 成的熱光光柵，所產(chǎn)生的同向模之間的耦合，閾值較高 (>120W 時出現(xiàn)）。因此，雙程放大系統(tǒng)先出現(xiàn) SMD，后出現(xiàn) TMI，抑制 SMD，也就能夠抑制 TMI[7]，[17-19]。
數(shù)百瓦/數(shù)毫焦飛秒激光器
盡管光纖激光器具有顯著的優(yōu)勢，但要實現(xiàn)高功率 / 大能量激光 輸出，還需要自由空間固態(tài)放大器級聯(lián)，其模式面積充分擴大，相互 作用長度減小，以避免非線性限制因素。根據(jù)增益介質(zhì)的不同形狀， 可分為板條晶體放大器、碟片晶體放大器和單晶光纖放大器等。
板條增益模塊
在高平均功率下，Innoslab 放大器彌補了具有高單通增益但高 非線性、小橫截面和低損傷閾值的光纖放大器，以及具有大橫截面但 低單通增益的碟片放大器之間的差距。除 Innoslab 之外的所有板條 都需要兩個以上的光學級拋光功能表面，并且必須應(yīng)對內(nèi)部寄生效 應(yīng)，尤其是脈沖模式下，在泵浦階段結(jié)束時會出現(xiàn)非常高的增益。
Yb:YAG 板條飛秒直接放大
在題為“400W Yb: YAG Innoslab fs-amplifier”的一篇論文中， 展示的實驗將已經(jīng)成熟用于摻釹 (Nd) 激光晶體的 Innoslab 板條放大 結(jié)構(gòu)應(yīng)用于摻鐿 (Yb) 激光材料。將 Innoslab 板條放大器與碟片和光 纖飛秒放大器進行比較，實現(xiàn)了可擴展到千瓦范圍的緊湊型半導體激 光泵浦 Yb:YAG Innoslab 飛秒振蕩器 - 放大器系統(tǒng)。
迄今為止，在不 使用 CPA 技術(shù)的情況下，在 400 W 平均輸出功率和 76 MHz 重復率下， 實現(xiàn)了近乎變換和衍射極限的 680 fs 脈沖 [20]。
千瓦飛秒 Yb:YAG 板條直接放大
在 題 為“Compact diode-pumped 1.1kW Yb:YAG Innoslab femtoesecond amplifier”的一篇論文中，展示了一個 緊湊型半導體泵浦 Yb:KGW 飛秒振蕩器 -Yb:YAG Innoslab 放大器 的 MOPA，在 620 W 平均輸出功率、20 MHz 重復頻率下具有近 乎變換極限的 636 fs 脈沖。
通過級聯(lián)兩個板條放大器，在單個線性偏振光束中獲得了 1.1 kW 的平均輸出功率、80 MW 的峰值功率和 615 fs 的脈沖寬度。功率可擴展的 MOPA 在室溫下工作，不使用 啁啾脈沖放大技術(shù) [21]。
飛秒非線性 Yb:YAG 碟片再生放大
在題為“Direct regenerative amplification of femtosecond pulses to the multimillijoule level” 的 一 篇 論 文 中，提出了一種緊湊的飛秒非線性 Yb:YAG 碟片再生放大器，波長 1030 nm，平均功率 >200 W，重復頻率 100 kHz，光束質(zhì)量 M2 < 1.4。
放大器以光譜帶寬變換極限的亞皮秒脈沖為種子，沒有時間展寬。用啁啾反射鏡將 2 mJ 脈沖壓縮到接近光譜帶寬變換極限的 210 fs 脈沖寬度 [22]。
在基于超短脈沖（~1 ps）直接放大的放大器中，非線性光學 效應(yīng)甚至被證明是有益的。這些系統(tǒng)中的自相位調(diào)制 (SPM) 導致放 大過程中，脈沖的光譜帶寬增加，因此可以克服“增益窄化”。
千瓦 Yb:YAG 碟片多程放大
在題為“Ultrafast thin-disk multi-pass amplifier system providing 1.9kW of average output power and pulse energies in the 10 mJ range at 1 ps of pulse duration for glass-cleaving applications”的一篇論文中，報道了一種用于材料加工的具有靈 活參數(shù)的超快摻鐿碟片多通激光放大器。可以在 25 kHz 的重復頻 率下生成由 20-ns 間距的四個脈沖和 46.7 mJ 的總能量組成的脈沖 串。
在單脈沖操作中，當針對 M2 = 1.5 的光束質(zhì)量進行優(yōu)化時， 在 400 kHz 下可實現(xiàn) 1.5 kW 的平功率均輸出。在多通放大過程中， 所有結(jié)果均是在沒有啁啾脈沖放大的情況下獲得的 [23]。
飛秒光纖激光相干合束
德國耶拿大學的 Tünnermann 教授課題組是飛秒光纖激光相 干合成方面的領(lǐng)軍團隊 , 創(chuàng)造了飛秒光纖激光器最高單脈沖能量 23 mJ 和最高平均功率 10.4 kW 兩項紀錄。
通過獨立調(diào)控每一束激光的相位，可以將多束光纖輸出的激光經(jīng)過準直后，在遠場實現(xiàn)穩(wěn)定的干 涉疊加。相位鎖定技術(shù)是飛秒光纖激光相干合成的關(guān)鍵 [7]。
在題為“10.4 kW coherently combined ultrafast fiber laser” 的一篇論文中，提出了一種基于 12 個階躍折射率光纖放大器的相干 合成的平均輸出功率為 10.4 kW 的超快激光器。該系統(tǒng)以 80 MHz 的 重復頻率發(fā)射接近變換限制的 254 fs 脈沖，在 1Hz-1MHz 的頻率范 圍內(nèi)具有高光束質(zhì)量（M2 ≤ 1.2）和 0.56% 的低相對強度噪聲。
此外，通過 3 個監(jiān)測反饋回路 , 分別實現(xiàn)相位調(diào)整、群速度穩(wěn)定和光 束角度自調(diào)節(jié)的功能。由此，將飛秒光纖激光器輸出的平均功率首 次推到了萬瓦級別 , 具有里程碑式的意義 [24]。
光纖-固體混合飛秒脈沖放大
脈沖相干合束是將多路放大器的脈沖輸出進行相干合成，需要復雜的時域和空間匹配，對裝置穩(wěn)定性和環(huán)境要求很高。
光纖 - 固體混合飛秒脈沖放大技術(shù)有效地結(jié)合光纖放大器的高增益和固體放大器的高峰值功率、高脈沖能量的優(yōu)勢，最終的高平均功率 / 高峰值功率飛秒激光器可使用光纖振蕩器和前置放大器來達到數(shù)瓦級，使用Innoslab 放大到數(shù)百瓦級，以及使用碟片多通放大器達到數(shù) kW 級的高功率混合光纖 / 固體飛秒激光器逐步商業(yè)化，正在開發(fā)具有進一步擴展平均功率的新光源——脈沖持續(xù)時間短至 400 fs，并且提供靈活的、用戶可控的脈沖重復頻率；來自種子模塊的脈沖可以壓縮到短至 250fs 的脈沖持續(xù)時間。同時，高功率激光器基于摻鐿 (Yb)板條晶體，可實現(xiàn)出色的熱管理。
光纖-固體混合 MOPA
在題為“Simple Yb: YAG femtosecond booster amplifier using divided-pulse amplification”的一篇論文中，研究了一種 在最先進的工業(yè)級大功率飛秒光纖系統(tǒng)后面使用低增益 Yb:YAG 單 晶功率放大器的混合 MOPA 方法，以顯著提高光纖放大器的輸出 脈沖能量。該系統(tǒng)在 100 kHz 下得到 >60 W 的平均功輸出，脈寬 400 fs，對應(yīng)于 600 μJ 的單脈沖能量。
為了進一步提升能量，在功 率放大器的入口處實施無源分脈沖放大。在壓縮前輸出脈沖能量為 3 mJ，壓縮后為 2.3 mJ，脈沖寬度為 520 fs，對應(yīng)于 4.4 GW 的峰 值功率 [25]。
該項研究展示了一個非常簡單的單級固體功率放大器，以提升飛 秒光纖激光系統(tǒng)的脈沖能量，同時將脈沖持續(xù)時間保持在 500 fs 范圍 內(nèi)。同時，采用在高增益光纖放大器之后使用低增益 Yb:YAG 放大器 的混合 MOPA 方法，在功率和能量提高方面展現(xiàn)出巨大的潛力。
當前，飛秒激光器制造商 Amplitude 將平均輸出功率 >100 W的高功率混合光纖 / 固體飛秒激光器逐步商業(yè)化，正在開發(fā)具有進 一步擴展平均功率的新光源——脈沖持續(xù)時間短至 400 fs，并且提 供靈活的、用戶可控的脈沖重復頻率；來自種子模塊的脈沖可以壓 縮到短至 250fs 的脈沖持續(xù)時間。同時，高功率激光器基于摻鐿 (Yb) 板條晶體，可實現(xiàn)出色的熱管理。
華日激光主要的產(chǎn)品線涵蓋固體激光和超快激光兩大系列。目前，公司已實現(xiàn)納秒 / 皮秒 / 飛秒激光器的標準化、批量化制造， 產(chǎn)品應(yīng)用于國際級客戶制程，實現(xiàn)進口替代和全球銷售，在航空航天、集成電路和顯示器件領(lǐng)域均有豐富的工藝儲備和研發(fā)經(jīng)驗。此 外，通過產(chǎn)學研合作，華日激光多個項目成果都實現(xiàn)了超快激光器核心 器件國產(chǎn)化，建成了中國超快激光器產(chǎn)業(yè)鏈，解決了超快激光器“卡 脖子”技術(shù)難題，在激光精細加工領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，支撐了中 國高端激光精密加工裝備的可持續(xù)發(fā)展。
今年，華日激光超快激光器生產(chǎn)基地正式啟用。該基地建設(shè)無 塵廠房 7000 ㎡，包括皮秒 / 飛秒激光器生產(chǎn)線、種子源生產(chǎn)線以 及超快激光應(yīng)用工藝研究中心。目前，公司已具備年產(chǎn)超 3000 臺 超快激光器的生產(chǎn)能力。未來，華日激光將以前沿精密激光微納加 工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化為抓手，在激光器先進制造領(lǐng)域，充分發(fā)揮基地的創(chuàng) 新資源，進一步加強產(chǎn)品標準化、自動化、批量化生產(chǎn)的能力。
【參考文獻】
[1] D. E. Spence, P. N. Kean, and W. Sibbett, “60-fsec pulse generation from a self-mode-locked Ti:sapphire laser,” Opt. Lett. 16, 42-44 (1991).
[2] U. Keller, G. W. ’tHooft, W. H. Knox, and J. E. Cunningham, “Femtosecond pulses from a continuously self-starting passively mode-locked Ti:sapphire laser,” Opt. Lett. 16, 1022-1024 (1991).
[3] U. Keller, W. H. Knox, and H. Roskos, “Coupled-cavity resonant passive mode-locked Ti:sapphire laser,” Opt. Lett. 15, 1377-1379 (1990).
[4] U. Keller, D. A. B. Miller, G. D. Boyd, T. H. Chiu, J. F. Ferguson, and M. T. Asom, “Solid-state low-loss intracavity saturable absorber for Nd:YLF lasers: an antiresonant semiconductor Fabry–Perot saturable absorber,” Opt. Lett. 17, 505-507 (1992).
[5] D. Strickl, and G. Mourou, “Compression of amplified chirped optical pulses,” Opt. Commun. 56, 219-221 (1985).
[6] 粟榮濤，周樸，張鵬飛，王小林，馬閻星，馬鵬飛，“超短脈 沖光纖激光相干合成 ( 特邀 )”，《紅外與激光工程》第 47 卷第 1 期， 0103001，2018 年 1 月。
[7] 王井上，張瑤，王軍利，魏志義，常國慶，“飛秒光纖激光相 干合成技術(shù)最新進展”，《物 理 學 報》第 70 卷第 3 期，034206， 2021 年。
[8] S. Zhou and F. W. Wise, “Divided-pulse amplification of ultrashort pulses,” Opt. Lett. 32, 871-873 (2007).
[9] T. Zhou, J. Ruppe, C. Zhu, I. Hu, J. Nees, and A. Galvanauskas, “Coherent pulse stacking amplification using low-finesse GiresTournois interferometers,” Opt. Express 23, 7442-7462 (2015).
[10] Y. Zhang, J. Wang, H. Teng, S. Fang, J. Wang, G. Chang, and Z. Wei, “Double-pass pre-chirp managed amplification with high gain and high average power,” Opt. Lett. 46, 3115-3118 (2021).
[11] P. Sidorenko, W. Fu, and F. W. Wise, “Nonlinear ultrafastfiber amplifiers beyond the gain-narrowing limit,” Optica 6, 1328- 1333 (2019).
[12] T. Eidam, J. Rothhardt, F. Stutzki, F. Jansen, S. Hädrich, H. Carstens, C. Jauregui, J. Limpert, and A. Tünnermann, “Fiber chirped-pulse amplification system emitting 3.8 GW peak power,” Opt. Express 19, 255-260 (2011).
[13] F. Röser, T. Eidam, J. Rothhardt, O. Schmidt, D. N. Schimpf, J. Limpert, and A. Tünnermann, “Millijoule pulse energy high repetition rate femtosecond fiber chirped-pulse amplification system,” Opt. Lett. 32, 3495-3497 (2007).
[14] E. Seise, A. Klenke, S. Breitkopf, J. Limpert, and A. Tünnermann, “88 W 0.5 mJ femtosecond laser pulses from two coherently combined fiber amplifiers,” Opt. Lett. 36, 3858-3860 (2011).
[15] Y. Zaouter, F. Guichard, L. Daniault, M. Hanna, F. Morin, C. Hönninger, E. Mottay, F. Druon, and P. Georges, “Femtosecond fiber chirped- and divided-pulse amplification system,” Opt. Lett. 38, 106-108 (2013).
[16] C. Stihler, H.-J. Otto, C. Jauregui, J. Limpert, and A. Tünnermann, “Experimental investigation of transverse mode instabilities in a double-pass Yb-doped rod-type fiber amplifier,” Proc. SPIE 10083, 100830R (2017).
[17] C. Jauregui, J. Limpert, and A. Tünnermann, “High-power fibre lasers,” Nat. Photonics 7, 861-867 (2013).
[18] J.-F. Lupi, M. M. Johansen, M. Michieletto, and J. Laegsgaard “Static and dynamic mode coupling in a double-passrod-type fiber amplifier”, Opt. Lett. 43, 5535-5538 (2018).
[19] J.-F. Lupi, M. M. Johansen, M. Michieletto, S. L. Christensen, and J. Laegsgaard “High gain in a dual-pass rod-type fiber amplifier”, JOSA B 37, 451-458 (2020).
[20] P. Russbueldt, T. Mans, G. Rotarius, J. Weitenberg, H.D. Hoffmann and R. Poprawe, “400 W Yb:YAG Innoslab fs-amplifier,” Opt. Express 17, 12230-12245 (2009).
[21] P. Russbueldt, T. Mans, J. Weitenberg, H. D. Hoffmann, and R. Poprawe, “Compact diode-pumped 1.1 kW Yb:YAG Innoslab femtosecond amplifier”, Opt. Lett. 35, 4169-4171 (2010).
[22] M. Ueffing, R. Lange, T. Pleyer, V. Pervak, T. Metzger, D. Sutter, Z. Major, T. Nubbemeyer, and F. Krausz, “Direct regenerative amplification of femtosecond pulses to the multimillijoule level”, Opt. Lett. 41, 3840-3843 (2016). [23] T. Dietz, M. Jenne, D. Bauer, M. Scharun, D. Sutter, and A. Killi, “Ultrafast thin-disk multi-pass amplifier system providing 1.9 kW of average output power and pulse energies in the 10 mJ range at 1 ps of pulse duration for glass-cleaving applications,” Opt. Express 28, 11415-11423 (2020).
[24] M. Muller, C. Aleshire, A. Klenke, E. Haddad, F. Legare, A. Tunnermann, and J. Limpert, “10.4 kW coherently combined ultrafast fiber laser”, Opt. Lett. 45, 3083-3086 (2020).
[25] J. Pouysegur, B. Weichelt, F. Guichard, Y. Zaouter, C. Hönninger, E. Mottay, F. Druon, and P. Georges, “Simple Yb:YAG femtosecond booster amplifier using divided-pulse amplification,” Opt. Express 24, 9896-9904 (2016)
作者丨劉振林 武漢華日精密激光股份有限公司副總經(jīng)理
文章出自《中國激光界》2022.6月刊
