报道了一种基于大模场光子晶体光纤放大的高峰值功率飞秒脉冲激光系统。该激光器系统采用光纤啁啾脉冲放大结构，种子源采用重复频率为40 MHz，脉冲宽度为500 fs，输出功率为10 mW的光纤激光器。利用体布拉格光栅(VBG)将脉冲展宽至500 ps，经过多级放大并利用声光调制器降频为500 kHz，然后采用大模场纤芯直径为40 μm和85 μm光子晶体光纤作为功率放大器，最后采用VBG压缩脉宽至767 fs，得到平均功率为104 W的激光输出，其中心波长为1030 nm，实现了峰值功率为0.271 GW的近衍射极限激光功率输出。

行业资料-电子功用-具有电弧处理能力的高峰值功率等离子体脉冲电源.zip

采用激光二极管(LD)端面抽运, Nd:YAG/Cr4+:YAG热键合被动调Q, 在风冷的情况下, 对激光脉冲重复频率、脉冲宽度、峰值功率、脉冲能量及其相互关系进行了理论分析和实验研究。获得了200 kHz, 8 ns, 单脉冲能量50 μJ输出, 峰值功率高达6.25 kW。结果表明, 理论分析和实验结果一致, 此种激光器是重复频率高, 脉宽窄, 峰值功率高的全固态激光器。

实验研究了芯径为600 μm的全石英光纤传输脉宽为5 ns,波长为1064 nm的高峰值功率脉冲激光的传输特性。采用N-ON-1测试方法,获得光纤损伤阈值和光纤传能特性曲线。光纤50%概率损伤阈值为24 mJ,平均输出激光能量达到14 mJ,峰值功率接近3 MW。可将光纤传能特性曲线分为3个过程:未损伤段(平稳传输段)、光纤端面等离子体击穿段(非平稳传输段)和光纤体损伤段(传输截止段)。分析了光纤损伤形貌和损伤机理。研究表明,同时提高光纤端面等离子体击穿阈值和光纤初始输入段损伤阈值是提高光纤传能容量的关键。

提出了基于主振荡功率放大(MOPA)结构的皮秒光纤激光系统。该系统将重复频率为29.87 MHz的半导体可饱和吸收镜被动锁模光纤激光器作为种子源。采用预放系统并结合声光调制器将种子源的重复频率降至574 kHz。MOPA结构基于棒状光子晶体光纤(PCF)，利用PCF大模场、高增益的特点直接对脉冲宽度为30 ps的脉冲进行放大，有效抑制了自相位调制效应引起的光谱展宽。研究结果表明，所提系统的5 dB光谱线宽与光脉冲峰值功率成比例，该系统最终输出了近衍射极限、峰值功率为3.4 MW的皮秒脉冲(输出功率为20 W时，光束质量因子M2=1.01)，最高平均输出功率为21.86 W，脉冲宽度为11.1 ps，中心波长为1030.74 nm，5 dB光谱线宽为1.75 nm。

高峰值功率的超短脉冲激光器在激光精细微加工等领域具有重要应用价值。以超大模场光纤为增益介质对超短脉冲激光进行功率放大，是实现高光束质量、高峰值功率超短脉冲激光输出的有效技术手段。以脉冲宽度、重复频率可调的1030 nm锁模光纤激光器为种子光源，通过多级全光纤功率预放大和以超大模场棒状光子晶体光纤(PCF)为增益介质的功率放大器，搭建了高峰值功率皮秒脉冲光子晶体光纤放大器系统。实验研究了棒状PCF放大器的输出特性，在脉冲宽度为30 ps时实现了峰值功率为2.94 MW的近衍射极限激光放大输出。