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    受时间带宽积道理的物理限定以和高功率飞秒激光增益介质现实增益带宽的制约，经常使用的掺镱激光介质难以撑持直接输出亚百飞秒脉冲。超快激光技能范畴成长出的非线性光谱展宽要领，可实现对于激光器输出的飞秒脉冲举行二次光谱宽度扩大，再经由过程二次色散赔偿得到更窄的脉宽。该技能要领已经于科研用飞秒激光体系中推广利用，成为数十飞秒窄脉冲的经常使用孕育发生机制。跟着各种低损耗非线性光谱展宽器件的呈现及完美，该技能也慢慢进入工业飞秒激光体系，为极度制造、周详加工创造更岑岭值功率、更小热效应的激光源。

奥创光子已经推出了EXshort系列非线性脉冲压缩装配，具备自力的模块化封装，可内置在飞秒激光器腔内或者外挂在飞秒激光器输出端，对于传统飞秒激光器的输出百飞秒脉冲举行再次压缩，可得到脉宽100~150fs的更窄脉冲。而且奥创光子团队的技能迭代开发事情仍于连续举行中，今朝咱们已经完成2000W高功率高能量飞秒激光器的样机开发，最年夜可输出能量8mJ的超短超强脉冲，具备80GW的超岑岭值功率！

于飞秒激光市场向更高功率、更年夜能量飞秒激光器需求的驱动下，窄脉宽高能高功率飞秒激光器成为战略前沿产物，于高效周详加工、年夜科学装配等运用标的目的有着众所期待的潜力。针对于如许的前瞻性运用需求，奥创光子开发出了合用在高功率、年夜能量飞秒脉冲的非线性压缩装配，可蒙受激光功率最年夜达300W，最年夜输入脉冲能量高达2mJ，并具备与EXshort系列近似的一体化自力腔体布局，可以或许利便安装到奥创光子的年夜部门飞秒激秃顶前端，实现对于各型号飞秒激光器的峰值功率拔高。

图1. 外置在高能飞秒激光器的非线性压缩装配什物

定位在无源性高功率激光模组，该产物的激光强度蒙受能力是首要思量因素。差别在EXshort系列的光谱非线性展宽介质采用石英玻璃，高功率激光的非线性光谱展宽须于极高毁伤阈值的光学透明载体中实现，对于在高能飞秒激光束，自身就有极高的峰值功率，其电场强度足以于空气中引发非线性效应，于是空气刚好是抱负的高不变性光谱展宽介质。

思量空气介质有限的非线性系数，自相位调制的引发需要激光束的重复聚焦方能实现，从而以多通腔（MPC）作为入射飞秒激光束的光路架构，即一对于共焦凹透镜构成的类谐振腔腔体将入射飞秒脉冲于必然的光程内制约在腔内来回反射传输，每一次颠末腔内焦平面四周即孕育发生极岑岭值功率密度，引发非线性光学效应；屡次来回及聚焦所孕育发生的自相位调制效应堆集，脉冲光谱是以逐渐加宽。合理设计折返次数，当加宽到所需谱宽，脉冲刚好从多通腔反射输出，进入到下一个色散赔偿环节。色散赔偿镜及多通腔凹面反射镜外貌蒙受着很高的光强，其镀膜参数就要求极高，镀膜光学品质不仅要包管高在光致毁伤阈值、光电离阈值，而且凹面反射层于相称宽的光谱规模内要有低色散特征，而色散赔偿镜具备较年夜的负色散特征。该模块产物的MPC腔镜为60妹妹直径，可以或许漫衍跨越30次的来回光路，啁啾镜数目2~6片可按照脉冲现实测患上的啁啾特征来调解。

产物家族的彼此兼容性、顺应性是各种附件产物，特别是外置式装配的设计原则之一。近似在奥创光子的外挂式倍频模块，该非线性压缩装配于壳体接口一侧具备定位槽，利便开端定位入射角度及光高，实现与奥创光子各种飞秒激秃顶跟尾；并且思量到差别型号激光器的初始入射脉冲强度的差异，有用的非线性光谱展宽就响应地需要差别的MPC腔内折返次数，或者差别的聚核心光斑直径，为了包管该兼容性需求，对于MPC的输入光束整形透镜组设计了可变聚焦功效，以此实现对于腔内聚焦光斑直径的调解，同时将MPC导入镜的调治机构设计为五维可调的机械布局，可按照差别的腔内折返次数需求来调解导入光束的初始角度、位置。

如许的兼容性调治机构设计，使该非线性压缩模块可以或许转变MPC中引发的非线性效应强度，按现实运用需要的光谱宽度举行MPC腔内折返次数调解，实现对于200 J~2mJ年夜规模能量强度的入射飞秒脉冲二次压缩。现实压缩效率受MPC腔内折返次数以和啁啾镜的影响。兼容性亦表现于该装配的非线性效应增强需求，即对于在需要急剧展宽光谱的运用，或者入射脉冲峰值太小，仅靠空气的非线性难以撑持光谱有用展宽，对于此而设计了气体输入输出接口，于需要加强非线性介质的非线性系数时，可向腔内充入高非线性气体。

图2. 非线性压缩装配的典型输入输出光谱及脉冲

作为激秃顶上的外挂模块，其不变性决议了产物合用度。除了了具备毗连槽、支撑座的气密性壳体，壳内的光机零部件年夜部门为胶化固定，确保每一个光学镜片的安定性，仅有的几个可调机械装配都具有锁紧功效。辅助调光机构包括校准光束输入窗口、内光路分支指向点监测窗口、腔镜光斑漫衍监测窗口等，可以或许满意对于腔内几处要害位置的光束能量、指向的丈量及判定，不仅便在出产装调，也利在后期维护检修。该装配独一需要按期改换的物料是内嵌在腔体侧壁中的干燥剂。

图3. 非线性压缩装配的输出光束质量测试

几个典型的非线性压缩输出数据见图二、图三、图5。于48.七、1.21mJ的1030nm飞秒激光输入下，该非线性压缩装配输出43.5W、1.08mJ的二次压缩脉冲，总体效率靠近85%，当入射脉冲峰值功率提高，压缩效率会进一步晋升。入射脉冲宽度759fs，非线性压缩后的输出脉冲宽度97fs，得到了近7倍的压缩比。为了兼容差别脉宽的运用需求，用户可以调治飞秒激光器的压缩器输出差别脉宽，则非线性压缩后的脉宽也随之发生转变，这就相称在调治输入脉冲的啁啾量以转变非线性压缩效果，其数值模仿仿真所患上纪律性见图4。

图4. 数值模仿于差别啁啾特征的入射脉冲前提下，输出的非线性压缩脉冲光谱及脉宽演化纪律

实测中，当前端飞秒激光器为脉宽可调（如700fs~10ps），颠末非线性压缩装配后的脉宽规模也响应扩大到最短~100fs。该非线性压缩装配优良的机械不变性及杂散光治理，确保了输出的二次压缩脉冲的功率不变性（图5）。

图5. a非线性压缩装配的输出功率不变性测试

图5. b.输出光束指向不变性测试 奥创光子技能有限公司是一家专业从事工业级飞秒激光器和其焦点器件研发、出产与运用的国度高新技能企业。总部座落在浙江省杭州市，今朝拥有约10000平方米光学干净室及办公区。公司开创焦点团队由中科院西安光学周详机械研究所国度重点试验室焦点步队和海归超快激光器工程化专家配合构成，此中包括国度万人规划专家、国际知名超快激光器企业首席设计师等，是今朝海内超快激光范畴的先行者及引领者。

自2018年创建以来，公司已经申请150余项专利，已经拥有焦点技能包括NALM全光纤长命命锁模种子源量产工艺、高阶色散可调控CFBG建造工艺、抛物脉冲高保真光纤CPA技能、高增益innoslab放年夜器封装工艺和技能等，联合100%自立设计的超快种子源、温度调谐式啁啾光纤光栅等焦点器件，已经乐成推出千瓦级、毫焦级、超短脉宽等系列化飞秒激光器产物，并于海内率先实现工业范畴批量出货，年量产出货跨越500台，打破了该范畴被外洋产物持久垄断的场合排场。

文章来历：奥创光子

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