相干光束合成2.0μm高平均功率飞秒激光传输的替代方案

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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、医疗保健和中透视 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)因光纤激光器具有转换效率高、散热效率高和光束质量优良等优点,被认为是产生2.0μm高平均功率超快激光的有希望的候选者。

为了进一步提高激光功率,一种替代方案是相干光束合成(CBC),它将激光信号分成多个并行的放大通道,然后将它们相干地组合成单个输出光束,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,目前大多数CBC系统演示都采用自由空间耦合放大通道,系统脆弱笨重,且难以扩展合路通道,更紧凑的基于全光纤放大通道的2.0μm超快激光器CBC尚未见报道。

中国国防科技大学周普教授和李灿教授领导的研究人员对高功率/能量超快光纤激光技术很感兴趣。他们的文章《两个全PM掺铥光纤啁啾脉冲放大器的相干光束合成》发表在《光电子学前沿》上。

基于双通道全PMTDF-CPA,通过基于SPGD算法的光纤拉伸器主动控制相对相位,在最大输出功率265W时,相干合成效率约为81%,估计残余相位误差为λ/17,这代表了基于全PMTDF-CPA的CBC系统产生的最高平均功率。

经过一对衍射光栅压缩后,测量组合激光脉冲的持续时间为690fs,对应峰值功率为4MW。

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