超快光纖激光中的非線性脈沖放大技術(shù)（特邀）

陳潤(rùn)植，邢宇婷，張瑤，王棟梁，王軍利，魏志義，4，常國(guó)慶，4

（1 中國(guó)科學(xué)院物理研究所光物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190）

（2 西安電子科技大學(xué)物理與光電工程學(xué)院，西安 710071）

（3 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

（4 松山湖材料實(shí)驗(yàn)室，廣東東莞 523808）

0 引言

高功率高能量飛秒激光器在基礎(chǔ)科學(xué)研究、激光測(cè)距、激光加工、阿秒脈沖產(chǎn)生等領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。在獲取高功率飛秒脈沖方面，光纖激光器相比于傳統(tǒng)的固態(tài)激光器具有許多優(yōu)勢(shì)，例如高光-光轉(zhuǎn)換效率、良好的散熱、穩(wěn)定緊湊的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)及優(yōu)秀的光束質(zhì)量等［1］。鎖模光纖激光器可直接產(chǎn)生寬度很短的飛秒脈沖，但受限于光纖非線性效應(yīng)，脈沖能量較低，進(jìn)一步增加脈沖能量和平均功率依賴后續(xù)的脈沖放大。在光纖放大器中，激光與增益介質(zhì)的作用距離較長(zhǎng)，其單通增益比傳統(tǒng)固體放大器高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。尤其是摻鐿光纖，量子缺陷小，光學(xué)轉(zhuǎn)化效率達(dá)80%，因此摻鐿光纖放大器成為高功率光纖激光系統(tǒng)的首選。

非線性效應(yīng)是制約放大脈沖能量的主要因素。脈沖峰值功率在放大過(guò)程中逐漸增長(zhǎng)，非線性效應(yīng)也會(huì)隨之增強(qiáng)，過(guò)高的非線性效應(yīng)使脈沖積累過(guò)于復(fù)雜的非線性相位，過(guò)高的峰值功率會(huì)導(dǎo)致材料損壞。1985 年，MOUROU G 和STRICKLAND D 等提出了一種新的放大思路：在脈沖放大前拉長(zhǎng)脈寬，降低脈沖在相同能量下的峰值功率，從而避免過(guò)高峰值功率導(dǎo)致的非線性效應(yīng)和材料損傷，這就是超快光學(xué)中極為重要的啁啾脈沖放大（Chirped Pulse Amplification，CPA）技術(shù)［2］，該技術(shù)于2018 年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。……