高功率超快光纤激光器具有光束质量好、散热性能好、转换效率高、体积小等优点。它在工业制造、国防、军事和医疗检测等领域有着重要的应用。除了工业领域对脆性材料加工和微纳结构制造的需求日益增长外，高重复率和高功率超快光纤激光器在高通量高次谐波和阿秒脉冲产生等科研领域也发挥着越来越重要的作用。目前，在超快光纤激光器领域，驱动激光器一般通过啁啾脉冲放技术和附加的后压缩级产生小于50fs的脉冲宽度。本方案的后压缩级一般采用复杂的充气装置，基于超快激光脉冲产生和放的长期发展，系统复杂度较高，中科院物理研究所/北京凝聚态物理研究中心光学物理实验室的研究人员与西安电子科技学合作，采用常国庆研究员提出的双程PCMA（dp-PCMA）技术，在棒状光子晶体光纤中实现了高增益、高平均功率的超短脉冲输出。研究人员使用几十毫瓦的微弱信号，仅通过一个紧凑的主放器就可以获得平均功率超过100W、增益高达38dB的超短脉冲。优化参数以补偿色散后，脉冲宽度短至37fs。实验装置如图1所示。振荡器和预放的小信号光首先通过偏振分束器、旋转器等器件，然后注入具有水平偏振的棒状光纤进行第一次通过放，然后从后旋转器和反射镜返回并旋转到垂直偏振，然后再次注入棒状光纤进行第二遍放。预啁啾光栅对置于两程放之间。双程放后的输出光分为主输出和二次输出，分激光由主输出输出，并由光栅对压缩。通过结合器件的低啁啾和低啁啾特性，研究人员可以将器件的输出从低啁啾直接放到几十瓦，并结合器件的低啁啾和低啁啾特性获得实验结果。图2中的蓝色曲线是使用六个啁啾反射镜获得的压缩结果，对应的脉冲宽度为55fs，平均功率为100W。研究结果揭示了双程预啁啾管理放系统中非线性相移影响功率输出的本质特征，为结构紧凑、增益高的超快光纤激光器系统的构建提供了一种方法。进一步结合子脉冲放技术，该方案有望成为高通量阿秒高次谐波驱动源的有效手段，相关研究成果发表在《光学快报》上，标题为“高增益、高平均功率的双程预啁啾管理优化”。研究工作得到了广东重点领域研发计划、自然科学基金、重点研发计划、，脉冲功率激光技术重点实验室和科学院青年创新促进会研究基金图1优化实验装置图（a）负啁啾下优化输出时的放光谱和压缩脉冲自相关曲线（b）压缩脉冲自相关曲线
来源：科学院物理研究所
