[發明專利]一種超短激光脈沖輸出的光纖啁啾脈沖放大器

無效

• 申請號: 201010189094.3
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101881919A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 劉東峰;王欽華;余建軍;朱曉軍
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39;G02F1/365;G02B6/02
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種光纖放大器，特別涉及一種具有高脈沖重復率、高功率、超短激光脈沖輸出的光纖啁啾脈沖放大器，適用于半導體器件、金屬材料精密加工、精密光刻等工業領域，生物醫學成像、精密牙眼外科等生命科學技術和用于超快光學科學實驗、強場科學技術實驗、激光核聚變等的基礎科學研究領域，屬光信息技術領域。

背景技術

近年來由于飛秒激光啁啾脈沖放大技術[Chirped?Pulses?Amplification，CPA]的迅速發展及寬帶增益優質激光介質的不斷出現，使臺面超短激光脈沖的峰值功率在短短幾年內提高了6-7個數量級，從而為科學家探索自然科學提供了一種強有力的新型實驗手段，并帶動了物理學許多新領域的形成和發展，如實驗室天體物理、慣性約束核聚變、A射線激光、加速器物理、強場物理等。目前采用這一技術，人們在實驗室利用鈦寶石增益介質產生的激光峰值功率已超過了100TW，而將鈦寶石激光的超短脈沖特性與傳統釹玻璃激光的高能量特性相結合，則可達到PW以至更高的峰值功率。通常這種高峰值功率的獲得最直接的辦法是增加抽運能量，但是，由于這種方法需要較高的成本，因此通過有效縮短放大激光的脈寬，不僅對許多實驗室來講是更為經濟有效的手段，而且還具有先進的超快特性。然而，脈寬很短的飛秒脈沖同時還伴隨著極寬的帶寬，這種寬帶脈沖在放大過程中一方面存在著復雜的色散延時，另一方面也存在有著更加嚴重的增益窄化效應，從而使得放大脈寬小于30fs的激光脈沖成為具有挑戰性的課題。

近年來高功率光纖激光技術的飛速發展為發展基于光纖技術的高功率超短光脈沖激光技術光源提供了新的機遇和可能性(Tino?Eidam，Stefan?Hanf，Enrico?Seise，Thomas?V.Andersen，Thomas?Gabler，Christian?Wirth，ThomasSchreiber，Jens?Limpert，and?Andreas?Tünnermann，Femtosecond?fiber?CPAsystem?emitting?830?W?average?output?power，94?OPTICS?LETTERS/Vol.35，No.2/January?15，2010)。高功率超短脈沖的光纖激光器和放大器因其獨特的波導結構具有簡單、高效率、堅固、輕量、一體化、高可靠性、高穩定性。而最近具有寬帶激光振蕩的摻Nd³⁺、Pr³⁺，Yb³⁺、Er³⁺和Tm³⁺光纖激光器及放大器的進展提供了產生波長大于1μm的超短脈沖激光的可能性。而摻Nd³⁺、Yb³⁺、Er³⁺和Tm³⁺光纖(Tm³⁺＞200nm，Er³⁺＞80nm)，特別是摻Tm³⁺光纖，因其具有很寬增益帶寬，因此，也是產生飛秒激光脈沖振蕩潛在的介質(M.Engelbrechtet?al，Opt.Lett.，Vol.33，No.7，670，2008)(Axel?Ruehl?et?al，OSA/ASSP，WB21，2008))。摻Yb³⁺光纖具有＞100nm的增益帶寬和極高的增益以及輸出數kW級的平均功率，是目前激光技術學術界和產業界極為重視的高功率超短脈沖的產生和放大介質，并有大量的文獻報道和商業產品出現。