1550nm波長微焦級飛秒光纖激光器新進展

處於通訊波段的

1550nm波長飛秒激光器是

高速光通訊係統的

種窄脈衝寬帶光源

提升了光纖通訊係統的容量和速度

而對於光功率要求較高的應用場合，需要瓦級激光功率甚至微焦級單脈衝能量的飛秒脈衝，這種高能飛秒激光器在基於摻鐿稀土離子的光纖激光係統中已是成熟的技術，而基於摻鉺離子的發射~1.55µm波長的超快激光器在市場上鮮有高功率大能量的產品。這個波段的微焦級飛秒光纖激光器得益於波長特性，可作為激光測距用光頻梳的基礎光源；空間光通訊用超快光源；材料分析和病理檢測用熒光光譜激發光源；高功率中紅外超連續譜激發源；半導體缺陷檢測用飛秒光源；多光子顯微鏡的照射光源；太赫茲輻射的激發及檢測光源。

Orientation-10-1550產品外觀圖

常用於1µm波段高功率飛秒光纖激光器的啁啾脈衝放大技術移植於摻鉺光纖激光器，也可以有效提升摻鉺飛秒激光器的輸出功率和能量。奧創光子在成熟的摻鐿係列飛秒高能激光器平台基礎上，以全光纖結構的CPA架構推出FLASH-1550係列高功率飛秒激光器；該激光器是奧創光子的首款1550nm波段飛秒激光器產品，集成了摻鉺鎖模光纖激光器的窄脈寬特性和CPA係統的高功率大能量特性，突破了目前商業化1550~1560nm摻鉺超快光纖激光器的通用能量上限，且兼具了瓦級平均功率輸出。

該飛秒光源中的鎖模種子源、脈衝展寬器、多級光纖放大器均采用保偏光纖，以低損耗熔接集成，充分發揮了全光纖飛秒激光係統的高集成度和高穩定性。其中鎖模種子源為非線性放大環形鏡鎖模機製，發揮了摻鉺光纖特殊的色散特征在光纖激光器中色散管理的便捷性；同樣的機製也應用在脈衝展寬器，多種色散特性光纖組合為色散可調機構，與啁啾布拉格光纖光柵組成脈衝展寬器，通過微調光纖長度實現與啁啾體布拉格光柵脈衝壓縮器的色散匹配，實現精準和穩固的色散補償功能，這種展寬-壓縮係統思路是打造該小型化、窄脈寬、高功率1550nm波長飛秒激光器的特有技術。為了獲得微焦級能量的脈衝輸出，設定激光器重複頻率在主放大器之前降頻為500kHz，並采用芯徑25µm的大模場鉺鐿共摻雙包層光纖作為增益介質，主放大器放大效率見圖1的泵浦-放大輸出曲線。脈衝壓縮器為空間光結構，一係列偏振光學元件和啁啾體布拉格光柵引入的損耗>60%,這裏的損耗主要源於啁啾體布拉格光柵的有限反射率。係統最終輸出脈寬443fs的3.2µJ脈衝，平均功率1.6W。

圖1. 波長1550nm飛秒激光CPA係統主放大器功率增長曲線

針對激光測量等高重複頻率的應用需求，該光源支持選配GHz重複頻率的種子源，輸出高重頻高功率飛秒脈衝。針對靠近800nm波長的材料科學、熒光光譜學、生物光子學等應用，可選配二次諧波發生器，輸出770~780nm波長的近紅外飛秒脈衝。

圖2. 輸出色散補償後的飛秒脈衝自相關曲線（a）及光譜（b）

奧創光子技術有限公司是一家專業從事工業級飛秒激光器及其核心器件研發、生產與應用的國家高新技術企業。總部坐落於浙江省杭州市，目前擁有約10000平方米光學潔淨室和辦公區。公司創始核心團隊由中科院西安光學精密機械研究所國家重點實驗室核心隊伍及海歸超快激光器工程化專家共同組成，其中包括國家萬人計劃專家、國際知名超快激光器企業首席設計師等，是目前國內超快激光領域的先行者和引領者。

自2018年創立以來，公司已申請140餘項專利，已擁有核心技術包括NALM全光纖長壽命鎖模種子源量產工藝、高階色散可調控CFBG製作工藝、拋物脈衝高保真光纖CPA技術、高增益innoslab放大器封裝工藝及技術等，結合100%自主設計的超快種子源、溫度調諧式啁啾光纖光柵等核心器件，已成功推出千瓦級、毫焦級、超短脈寬等係列化飛秒激光器產品，並在國內率先實現工業領域批量出貨，年量產出貨超過500台，打破了該領域被國外產品長期壟斷的局麵。

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