超快激光器具有时间分辨率高、能量密度高、光谱宽等优点。高能量、高峰值功率的超快激光器已广泛应用于先进制造、光医学、超快物理等工业领域和前沿科学领域。
由中国国防科技大学的Pu Zhou教授和李灿A./教授领导的研究人员对高功率/能量超快光纤激光器技术感兴趣。光纤激光器具有系统灵活紧凑、转换效率高、光束质量优异等优点。
受制于模场面积小、透射长度长，超快光纤激光器的脉冲能量和峰值功率缩放受到不必要的非线性效应的严重阻碍。通常，非线性效应的阈值与模态场直径成正比。
然而，不能随意增加光纤MFD以减轻非线性效应，因为高阶模内容会出现并降低输出光束质量。锥形光纤的纤芯/包层直径纵向增加，具有平衡非线性效应和光束质量的潜力。
通过将锥形限制掺杂光纤和高阶色散补偿技术相结合，研究人员展示了一种高能量和高峰值功率的单片CPA系统，该系统具有接近衍射极限的光束质量。脉冲压缩后获得的最大脉冲能量为126.3 μJ，脉冲持续时间为401 fs，峰值功率为207 MW，这是迄今为止报道的单片光纤激光器产生的最高峰值功率。
题为“Monolithic tapered Yb-doped fiber chirped pulse amplifier delivering 126 μJ and 207 MW femtosecond laser with near diffraction-limited beam quality”的研究成果发布在《光电子学前沿》上。
