光纤-单晶光纤中高平均功率直接放大高能脉冲激光

摘要： 实验研究了一种由光纤放大器和两级Yb:YAG单晶光纤（SCF）组成的激光主振荡功率放大器（MOPA）系统。通过将光纤预放大器的输出功率限制在600 mW，避免了非线性受激拉曼散射（SRS）。得益于SCF的低非线性和高增益特性，采用两级偏振控制双程放大的Yb:YAG SCF，获得了16.95 ps的激光脉宽和250 kHz重复频率下41.7 W的高平均功率，对应输出能量166.8 μJ和峰值功率9.84 MW。该偏振控制SCF放大方案实现了超过69倍的增益。放大过程中还研究了光谱增益窄化效应和偏振控制四程放大结构，激光光谱从超过10 nm压缩至小于3 nm，通过脉冲解啁啾技术进一步将脉宽压缩至数百飞秒。这种紧凑、经济的激光源可用于激光微加工，或作为产生更高功率与能量的科研用种子光源。对于需要飞秒激光的应用，该光源亦可压缩至飞秒量级。