全光纖結構的啁啾脈衝(chong) 放大（CPA）係統作為(wei) 飛秒光纖激光係統的前端信號光源，其提供的信號強度、時域頻域特性決(jue) 定了後續提升激光功率的光纖放大器的級數和複雜程度；一台高平均功率鎖模激光振蕩器作為(wei) CPA的種子源，其提供的高強度種子光信號不僅(jin) 可以有效提升激光放大係統的輸出信噪比，還有利於(yu) 抑製放大自激輻射、提高激光增益介質的提取效率。然而，由於(yu) 光纖波導的非線性特征，在光纖飛秒激光係統中獲得穩定的高平均功率單脈衝(chong) 序列輸出，相比固態飛秒激光係統更具有挑戰性。

目前，基於(yu) 光纖的激光係統在不同的色散區域可以產(chan) 生各種不同類型的超短脈衝(chong) ，例如：在負色散區產(chan) 生傳(chuan) 統孤子，近零色散區產(chan) 生自相似演化孤子，在全正色散區產(chan) 生耗散孤子以及色散管理孤子。這是超短脈衝(chong) 光纖激光係統中色散、非線性、增益和損耗等因素之間平衡的結果。當係統中的非線性相位累計超過一定水平時，非線性和群速度色散的共同作用將導致脈衝(chong) 發生分裂，進而限製了輸出功率的進一步提升。與(yu) 其它類型鎖模激光器相比，運轉在全正色散區的耗散孤子鎖模光纖激光器，由於(yu) 孤子麵積定理以及更強的非線性積累能力，理論上可以支撐更高的平均功率。

奧創光子致力於(yu) 研發高輸出功率超短脈衝(chong) 光纖激光器，通過使用大模場麵積雙包層光纖作為(wei) 鎖模激光器的增益介質，並采用輸出功率高達27W的976nm波長泵浦源，另外通過基於(yu) 啁啾脈衝(chong) 光譜濾波的雙折射片實現全正色散耗散孤子脈衝(chong) 整形，最終研發出尺寸規格為(wei) 200×127×75 mm的結構緊湊型飛秒光纖激光種子源。該種子源的光路結構示意圖如圖1，腔內(nei) 器件簡潔，腔型布局緊湊，工程化熱管理措施得當；在鎖模自啟動後，獲得重複頻率33MHz的鎖模激光輸出，激光平均輸出功率達5.8W，其脈衝(chong) 寬度為(wei) 186fs，光譜範圍覆蓋1025~1055nm。

圖 1.  高功率鎖模光纖激光器光路示意圖
（HR:高反鏡；ISO:隔離器；LD:半導體(ti) 泵浦源；PLP:泵浦保護器；DM:雙色鏡； PSC:泵浦合束器；SF:光譜濾波器；  λ/2: 1/2波片；  λ/4: 1/4波片）

圖 2.  5.8 W激光光譜以及自相關(guan) 曲線

為(wei) 了追求更高功率更窄脈衝(chong) 寬度的激光輸出，我們(men) 在上述已有的基礎上不斷改進和嚐試，經過優(you) 化啁啾脈衝(chong) 光譜濾波參數，激光輸出功率和脈衝(chong) 寬度兩(liang) 項指標均有提升。優(you) 化後的激光器能在鎖模狀態輸出高達9 W的平均功率，脈衝(chong) 寬度窄化至108 fs（圖3）。由於(yu) 使用的大模場光纖為(wei) 保偏雙包層單模光纖，輸出激光束的M²因子為(wei) 1.3，具備良好的光束質量。經多次測試該鎖模光纖激光器在9 W的工作狀態下1小時的功率波動，其RMS值均 < 0.4%，功率穩定性良好（圖4）。

該全正色散耗散孤子光纖激光器具有結構緊湊、高穩定性、高信噪比等優(you) 勢，並且啟動簡單，可以作為(wei) 穩定的高功率種子源用於(yu) 飛秒啁啾脈衝(chong) 放大係統中，也能夠獨立地作為(wei) 高功率激發光源用於(yu) 高重複頻率、低能量、窄脈寬應用的領域如生物醫學成像、激光測量等。

圖 3 優(you) 化後激光器輸出光譜及自相關(guan) 曲線（平均功率9W）

圖 4 激光輸出功率穩定性測試