亚百飞秒高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验

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1、第($卷第))期%##&年))月物理学报UOA*($，6O*))，6OVE3WEM，%##&)###>"%9#P%##&P(（$))）P+9%)>#(:7=:Q.RST7:ST6T7:!%##&7B@0*QBX5*SOJ*"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""亚百飞秒高功率掺镱大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器的实验研究!!刘博文胡明列宋有建柴路王清月（天津大学精密仪器与光电子工程学院，光电信息技术科学教育部重点实验室，天津"###$%

2、）（%##&年"月%’日收到；%##&年(月)%日收到修改稿）实验研究了掺镱双包层保偏大模面积光子晶体光纤飞秒激光放大器*获得了平均功率达)+,的飞秒激光放大输出，在(#-./重复频率下，对应的单脉冲能量达到"%#01*增益光纤长"2(3，由于自相位调制效应，种子光脉冲光谱在放大过程中同时展宽，从而支持更窄的脉冲宽度*经过光栅后，脉冲宽度压缩到了&(45*系统中的振荡器和放大器基于同一种具有偏振结构的大模面积光子晶体光纤，具有很好的环境稳定性和进一步集成的可能*关键词：光子晶体光纤，大模场面积光纤，飞秒激光，光纤放大器!"

3、##：#++#1，’%((6，’%&).大，自相似放大等两种方式*啁啾脉冲放大先将信)2引言号光脉冲展宽，降低峰值功率，避免破坏光纤端面，减小在增益光纤中产生的非线性相移，脉冲放大后，［"］光纤激光器具有良好的散热特性和环境稳定再进行压缩得到高能量窄脉冲*%##(年K@3NEMG性，结构紧凑，输出模式接近衍射极限，并且可以由等人利用以双包层掺镱大模面积光子晶体光纤作为商用激光二极管（KL）直接抽运，降低成本*但是以增益介质的啁啾脉冲放大系统，得到平均功率)")传统双包层光纤为增益介质的锁模光纤激光器，由,，脉冲宽度%%#4

4、5，重复频率$"-./的飞秒激光输［’］于纤芯面积小，飞秒脉冲在传输过程中积累非线性出*%##$年该小组通过降低种子光的重复频率又相移，造成脉冲畸变，而且纤芯无法承受高功率密度进一步得到了单脉冲能量)2’(31，脉冲宽度&##45容易损坏*因此长期以来，飞秒光纤激光器输出的的输出，第一次在光纤脉冲激光器中得到毫焦耳量［(］单脉冲能量和脉冲宽度等参数无法与传统固体激光级的单脉冲能量*%##&年;?OCGEM等人利用光脉［)］器相比，限制其在工业和科研领域的应用*而光冲在放大器增益光纤中的非线性光谱展宽，得到了子晶体光纤的出现

5、为这一问题提供了解决方案*光脉冲宽度’945的飞秒脉冲，是目前光纤放大器输出［+］子晶体光纤的无截止单模特性能够在保持单模的同的最短脉冲*国内也相继开展了基于掺镱大模面［$］时，提供很大的模场面积，降低非线性效应；并且外积光子晶体光纤激光器的研究，振荡器获得了平包层中的“空气包层结构（?@MJA?II@0D）”增大了内包均功率$##3,，重复频率’$2"-./，脉冲宽度()&45［&］层的数值孔径，提高了抽运光的耦合效率*这两种的孤子锁模脉冲输出*放大器得到了平均功率)’优势使得双包层大模面积光子晶体光纤开始应用于,，重复

6、频率(#-./，脉冲宽度((#45的脉冲输［%］［9］超短脉冲光纤激光放大器的研究，并极大地提升出，本文进一步将放大之后的飞秒激光脉冲宽度了锁模光纤激光系统的输出水平*压缩到百飞秒以下*该系统中振荡级和放大级基于目前超短脉冲光纤放大器主要有啁啾脉冲放同一种掺镱保偏大模面积光子晶体光纤，能够提高!国家重点基础研究发展规划（批准号：%##"78")’9#’，%##+78&#+##%），国家高技术研究发展计划（批准号：%##$::#";’’$），国家自然科学基金（批准号：+#+$&#)%），高等学校博士学科点专项科研基金（批准号

7、：%##$##(+#&"，%##$##(+#$"），教育部科学技术研究重点项目（批准号：)#&#"%）和教育部新世纪优秀人才支持计划（批准号：67<=>#$>#(9$）资助的课题*!通讯联系人*<>3?@A：BC3@0DA@EFGHC*EIC*J0/5##物理学报’6卷种子光到放大系统的耦合效率，并可以进一步集成!大级放大后，输出平均功率./&，在放大过程中由作为种子光的振荡级通过孤子锁模输出平均功率于自相位调制效应光谱获得展宽，经光栅压缩得到"#$%&，重复频率’$()*，脉冲宽度’’+,-!经过放脉冲宽度0’,-的飞秒

8、激光!图.实验装置图，其中12为非球面镜，3(为双色镜两端都进行塌陷并打磨成0;角，以防止自激振荡激#4实验装置光的产生!光子晶体光纤飞秒激光系统装置如图.!框图中为振荡级部分，放大级采用后向抽运方式，使用波长为56/7%的大功率激光二极管作为抽运源，抽运光通过纤芯直径为#$$、数值孔径为$4##的尾纤