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1、新型激光器件论文 飞秒光纤激光器的技术进展U200914233光电0906田礼Abstract：飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，1飞秒就是10-15秒，也就是1秒的千万亿分之一，它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍。飞秒激光具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，比目前全世界发电总功率还要多出百倍。啁啾脉冲放大技术是高功率飞秒脉冲光纤激光器采用的主流技术，但如果对激光系统中非线性效应和色散补偿控制不好，能量无法高度集中，脉冲将会发生畸变，影响脉冲的进一步压缩和峰值功率的提高。本文介绍了解决这一问题的思路，指出以光子晶体光纤等为基础的新型激光功
2、能器件的出现，为啁啾脉冲放大技术提供了新的解决方案。Referencesandlink：1.Lihe,Xuwenchaoresearchprogressofhigh-powerpulsedfemtosecondfiberlaser.Opt.Exp.,2002,14(2):1334~14232.HeF,HungHSS,PriceJHVetal..Highenergyfemtosecondfiberchirpedpulseamplificationsystemwithadaptivephasecontrol[J].Opt.Exp.,2008,16(8):5813~58213.A.Shirak
3、awa,J.Ota,M.Mushaetal..Large-mode-areaerbium-ytterbium-dopedphotonic-crystalfiberamplifierforhigh-energyfemtosecondpulsesat1.55μm[J].Opt.Exp.,2005,13(4):1221~12274.L.Goldberg,J.P.Koplow,D.A.V.Kliner.Highlyefficient4-WYb-dopedfiberamplifierpumpedbyabroad-stripelaserdiode[J].Opt.Lett.,1999,24(10):6
4、73~6755.L.Goldberg,J.Koplow,R.P.Moelleretal..High-powersuperfluorescentsourcewithaside-pumpedYb-dopeddouble-claddingfiber[J].Opt.Lett.,1998,23(13):1037~1039Introduction:飞秒脉冲光纤激光器是近年来大力发展的新型激光器，如果要获得大功率的飞秒脉冲有很多种途径，其中光纤激光技术是一种非常适合的选择。与传统的固体激光器(如钛蓝宝石激光器)相比，光纤激光器拥有更高的光－光转换效率，更小的热－光效应(由于其具有很高的面积体积比)，结
5、构紧凑，可靠性高，光束质量好，运行成本低。另外，高功率飞秒脉冲技术许多关键器件都可由光纤做成，因此使用光纤激光器可实现与这些器件的自然相容，便于实现全光纤结构。采用多级啁啾脉冲放大(CPA)技术，可将锁模光纤激光器输出光脉冲峰值功率升至太瓦(1012W)乃至拍瓦(1015W)量级。这种高峰值功率激光脉冲不仅可用于受控核聚变、激光战略武器以及超精细工业加工，在激光与等离子体相互作用、强场物理、惯性约束快点火及非线性光学等领域也有着重要应用。新型的光纤结构、高储能的光纤材料和性能更好的光纤飞秒脉冲展宽及压缩器，尤其是以光纤光栅、光子晶体光纤等为基础的新型激光器件的出现，为超短脉冲光纤激光器的
6、设计提供了新的思路。Text:1.飞秒光纤激光器的限制虽然使用光纤激光技术有许多优点，但是在研制高功率超短脉冲光纤激光器时，仍有几个限制性因素应当加以考虑。1.1非线性效应的影响随着功率的提高，在较小的纤芯中产生很高的光功率密度，加上光纤中相互作用距离长，非线性效应的累积变得非常明显，这将使脉冲发生畸变，导致脉冲质量下降，并限制了峰值功率的进一步提高。非线性的影响程度可表示为[1]其中l为激光波长，n2为非线性折射率系数，I为激光强度，B是在z轴上沿光束路径L的积分，表示累积的非线性相移。这种非线性效应的影响是高能量超短脉冲的产生和传输中最基本的。通常，为避免脉冲的时域和频域形状发生严重
7、畸变，B必须控制在p以下。另一方面，由克尔非线性在光纤中引起的自聚焦效应也会限制飞秒脉冲峰值功率的提高。由于脉冲中心的强度高于脉冲两翼，这将使激光脉冲聚束，并最终收缩成一条细丝，产生极强的光功率密度，使得光纤介质通过多光子电离雪崩过程遭受破坏。对于多模光纤，其自聚焦效应的破坏阈值是[2]其中a为修正系数，假定其值为4[3]，n为折射率，则对于波长为1μm的超短脉冲，该破坏阈值约为3.7MW。1.2啁啾脉冲的放大问题为了在获得超高强度
