基于Yb3+的微焦耳级百飞秒光子晶体光纤飞秒激光放大器研究

本文主要探讨了一种创新的微焦耳、百飞秒光子晶体光纤飞秒激光放大器的设计与实验研究。该研究聚焦于使用掺Yb³⁺的单偏振大模场面积光子晶体光纤作为核心元件，这是一种非线性光纤放大技术，通过自相位调制实现光谱展宽。光子晶体光纤的独特结构提供了优异的光学性能，包括减小模式体积和增强非线性效应，这对于提高激光放大器的效率至关重要。 放大器的工作原理是利用光纤中的非线性效应，当高强度脉冲通过时，光子之间的相互作用导致光谱的扩展，从而增加单个脉冲的能量。在这个过程中，色散管理是关键要素，通过压缩器提供适当的色散补偿，确保脉冲在放大过程中的形状保持稳定，避免脉冲展宽过度。通过优化振荡放大系统的增益、非线性系数以及高阶色散参数，研究人员能够实现压缩后的脉冲具有更高的峰值功率。 实验中，通过将重复频率降至1MHz，利用声光调制器进一步控制，最终获得了极短的脉冲宽度——124fs，单脉冲能量达到了1.56μJ，对应的峰值功率高达12.6MW。这种高性能的光纤飞秒激光放大器对于科学研究、精密加工以及医疗等领域有着广泛的应用前景，尤其是在需要高能量、短脉冲的场合，如材料处理、生物医学成像和量子通信等。 关键词主要包括光子晶体光纤、大模场面积光纤、飞秒激光和光纤放大器，这些关键词揭示了本文的核心技术和研究领域。论文不仅介绍了实验方法，还强调了这种新型放大器在提高激光性能方面的突破，展示了光子晶体纤维在现代光纤光学技术中的重要作用。