相干光束合成2.0 μm高平均功率飞秒激光传输的替代方案

导读 工作波长延伸至2 0μm范围的高功率超快激光器引起了越来越多的研究兴趣,主要原因是其在遥感、材料加工、医疗保健和中红外宽带超连续谱产

工作波长延伸至2.0μm范围的高功率超快激光器引起了越来越多的研究兴趣,主要原因是其在遥感、材料加工、医疗保健和中红外宽带超连续谱产生等各个领域的应用。

掺铥光纤 (TDF) 啁啾脉冲放大器 (CPA) 已被公认为产生高平均功率 2.0 μm 超快激光的有希望的候选方案,这得益于光纤激光器在高转换效率、高效散热和优异的光束质量方面的优点。为了进一步提高激光功率,另一种方案是相干光束合成 (CBC),它将激光信号分成多个并行放大通道,然后将它们相干地合成单个输出光束,其功率缩放因子接近于所采用的通道数,从而有效地减轻单个光纤放大器的非线性和热效应的影响。然而,在目前的大多数 CBC 系统演示中,采用自由空间耦合放大通道使系统脆弱而笨重,并且难以扩展组合通道。基于全光纤放大通道的更紧凑的 2.0 μm 超快激光 CBC 尚未见报道。由周普教授和 A./Prof.中国国防科技大学 (NUDT) 的李灿对高功率/能量超快光纤激光技术感兴趣。基于双通道全 PM TDF-CPA,通过基于 SPGD 算法的光纤拉伸器主动控制相对相位,相干组合效率约为 81%,估计残余相位误差为λ /17,最大输出功率为 265 W,这代表了基于全 PM TDF-CPA 的 CBC 系统产生的最高平均功率。经一对衍射光栅压缩后,测量到组合激光脉冲的持续时间为 690 fs,对应的峰值功率为 4 MW。题为“两个全 PM 掺铥光纤啁啾脉冲放大器的相干光束组合”的作品发表在Frontiers of Optoelectronics 上(2024 年 5 月 28 日出版)。

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