基于薄片增益介质的皮秒激光再生放大器研究

作者：董静; 陈涵天; 王海林; 贾贤石; 朱广志; Aleksei Kozlov; 朱晓^*

来源：光学学报, 2021, 41(14): 126-133.

• 激光器
• 薄片激光器
• 再生放大器
• 皮秒激光
• 脉冲动力学

近年来,超快激光器已成为激光精密制造的主力光源。为进一步提高激光加工效率和加工能力,需获得更高平均功率、更大单脉冲能量的超短脉冲激光器。本文基于自研的单薄片模块和串接的双薄片模块分别搭建了一套皮秒薄片激光再生放大器,其中基于单薄片模块的再生放大器采用脉宽小于10 ps的种子源,最终获得平均功率44.2 W、脉冲宽度9.3 ps、单脉冲能量220μJ的脉冲激光输出,放大器效率约为13.4%。基于串接的双薄片模块的再生放大器采用脉宽800 ps的种子源,在重复频率200 kHz时获得了126 W的激光输出,在重复频率100 kHz时,实现最大输出单脉冲能量为0.96 mJ。考虑到放大的自发辐射的影响,对单薄片结构再生放大器的动力学过程进行了理论建模,得到和实验相符的结果。更进一步的仿真计算和实验表明较低的单程增益使得薄片再生放大器的光光效率受腔内损耗影响较大,降低腔内损耗是实现高效率薄片再生放大器的关键之一。

• 单位
  光学与电子信息学院; 华中科技大学