数百瓦量级板条放大器高重频高功率超快激光器研究新进展

超快激光具有极短的时域宽度、超高的峰值功率、超高的重复频率和超宽的光谱范围，在基础科学研究、精密测量、材料加工、光通信、生物医学、军事等中领域均得到大量应用。如今，我国超快激光器已列入智能制造2025国家重点研发计划，市场前景非常广阔。

我国自主研发的激光器应用涵盖了以焊接、切割、制孔、标记和增材制造等为代表的宏观制造技术，以微焊接、精密切割、精密钻孔及烧蚀等为代表的微加工技术和以飞秒激光直写、双光子聚合、干涉光刻、接触离子透镜序列、激光诱导表面纳米结构和纳米颗粒激光制备等为代表的激光微纳制造技术等领域，覆盖毫米、微米和纳米多个尺度，是先进制造中不可或缺的利器。

与掺钕的全固态皮秒激光器相比，掺镱的全固态亚皮秒激光器通常采用啁啾脉冲放大技术，在相同的脉冲能量下具有更高的峰值功率，并且通过进一步的非线性压缩可以达到100 fs以下甚至少周期量级的脉冲宽度，极大地扩展了掺镱超快激光器的应用场景。部分端面泵浦的板条(Innoslab)放大器是实现高功率超快激光放大的主要手段之一。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在高重频高功率超快激光器研究方面取得进展。此次研究完成了基于平凸柱面镜结构的数百瓦量级Innoslab超快激光器的研制。

研究人员通过采用平凸柱面镜混合腔结构，很好地实现了自激振荡抑制，设计并研制了高增益、高功率的Innoslab放大器。放大器实现了平均功率417W，重复频率175kHz的啁啾脉冲放大输出，输出光束在脉冲能量为1.7mJ—2.38mJ的范围内都表现出了良好的脉冲质量，压缩脉冲宽度为406fs，且脉冲形状规范，无基座或旁瓣。是目前Innoslab激光器在毫焦耳能量范围内、数百瓦平均功率下的最短脉冲宽度。

同时，实验中对脉冲的演化过程也进行了定性分析，认为来自激光器前端残余的高阶色散、放大器的增益滤波效应、展宽器和压缩器之间三阶色散的轻微失配，以及放大器中累积的非线性相移的综合效应实现了高脉冲质量的输出，为Innoslab放大器获得更短脉冲宽度提供了新的思路。该激光器将应用于高次谐波产生和微纳加工等相关应用领域。

相关成果以“417 W, 2.38 mJ Innoslab amplifier compressible to a high pulse quality 406 fs”为题发表于Optics Letters。