双包层光纤推动高平均功率超短脉冲激光放大研究进展

超短脉冲激光因其极高的峰值功率和狭窄的脉冲宽度，在生物医学、激光微加工、国防等众多领域展现出了关键作用。这些应用涉及激光核聚变研究、强场物理、生物化学、半导体加工以及精细的微尺度过程。随着科技的进步，尤其是双包层光纤激光技术的发展，基于双包层光纤或光子晶体光纤（PCF）的超短脉冲激光光纤放大技术受到了广泛关注。这种技术的优势体现在小型化、高效能、优秀的光束质量和卓越的散热性能，使得高平均功率的超短脉冲成为可能。 传统的固体激光器，如钛宝石激光器，虽然能提供比染料激光器更强的能量和功率，但其效率较低且散热问题突出。相比之下，光纤激光系统以其结构简单、体积小巧、能量转换效率高和光束质量优良的特点逐渐占据主导地位。特别是对于皮秒和飞秒级超短脉冲的光纤放大，它能够在保持极快速度的同时，实现大功率的连续输出，这对于微加工、超连续谱的产生以及太赫兹波的生成具有重要意义。 当前的研究热点集中在提升光纤放大技术的性能，以满足不同应用场景的需求。国际和国内的研究者都在不断优化光纤设计，寻找新的材料和工艺，以实现更高的增益、更低的噪声和更长的工作寿命。典型的案例包括在微加工中利用超短脉冲进行精密切割和雕刻，以及在产生超连续谱时实现宽带光谱的连续输出，这在光纤通信和光谱分析等领域具有重大价值。 此外，太赫兹辐射是近年来的研究热点，利用超短脉冲激光放大技术能够产生高强度的太赫兹辐射源，这对于研究太赫兹物理学、大气物理学、生物医学成像以及材料科学等领域提供了前所未有的机会。然而，要实现高平均功率的太赫兹脉冲输出，还需要解决诸如功率平衡、热效应和非线性效应等问题。 高平均功率超短脉冲激光光纤放大技术的研究和发展是当前光电子学领域的前沿课题，它不仅推动了激光技术的进步，也为众多应用领域带来了革命性的变化。未来的研究将继续聚焦于提高放大效率、光束质量控制和多功能应用的集成，以满足日益增长的高性能超短脉冲激光需求。