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高能量（ 1mJ）、短脉冲（ 300fs）的超短超强激光，于工业超周详加工及前沿科研中极具价值。工业加工方面，它可实现脆性质料切割、超硬质料加工、太阳能电池加工、异形孔与微孔制造、质料外貌微布局加工、异种质料焊接等，晋升加工精度与效率，助力企业降本增效。科研范畴，其助力高次谐波孕育发生、阿秒光源天生、极紫外光学频率梳构建、年夜气等离子体引发、超周详测距等研究，鞭策科学摸索迈向新高度。该激光技能为工业进级与科研冲破提供强盛动力，贸易潜力巨年夜。

然而，高重频高能量固体激光器的热效应问题也十分显著，致使光束质量难以连结，运行不变性遭到影响。奥创光子固体激光试验室针对于这一技能问题，提出新的技能线路，差别在奥创光子传统的板条高功率行波放年夜器，团队开发了一款基在双晶再生放年夜布局的1035nm固体飞秒激光器，使用双晶布局分离泵浦热量，有用降低了热效应，同时患上益在该激光晶体的宽发射谱特征，激光体系终极得到了最年夜平均功率40W，最年夜单脉冲能量4mJ，最短脉冲宽度 150fs的激光输出。

该产物的光学技能方案为光纤旌旗灯号光源联合固体再生放年夜器，并以单级行波固体放年夜器作为体系的主放年夜单位。旌旗灯号光源采用一套平均功率450mW、反复频率41MHz的宽光谱光纤激光体系，包罗锁模掺镱光纤振荡器、脉冲展宽器与单模掺镱光纤放年夜器，输出激光中央波长1035nm，光谱宽度23.5nm，与再生放年夜器的增益介质光谱特征匹配。

双晶体飞秒再生放年夜器（RA）（图1）采用250W的980nm光纤耦合半导体激光器作为泵浦源，由PBS将泵浦光匀称地分成程度偏振光及垂直偏振光，为了使用激光晶体偏振相干的接收截面特征，用半波片将垂直偏振光扭转到程度标的目的以晋升对于泵浦光接收率。泵浦光由透镜L1准直，等光程传输后由透镜L二、L3别离耦合进宽带激光晶体（C一、C2）。

图1. 4mJ双晶飞秒再生放年夜器试验装配图 （seed：光纤种子；ISO：断绝器；HWP1-HWP3：半波片；QWP：四分之一波片；TFP1-TFP4：偏振片；FR：法拉第旋光器；PC：普克尔盒；C一、C二、C3：激光晶体；M一、M2：平面反射镜；R一、R2：凹面反射镜；DM一、DM二、DM3：二向色镜；PBS：偏振分光棱镜；L1-L5：透镜；pump：泵浦源；compressor：脉冲压缩器）

普克尔盒（PC）与四分之一波片构成一个Q开关，用在锁住种子脉冲及开释放年夜脉冲；经由过程节制PC的占空比、频率及延迟时间，可以节制脉冲于腔内的来回次数，以得到最优输出。所设计的再生放年夜腔具备对于称共焦布局，平面反射镜（M一、M2）作为再生腔的两个端镜，镀有1020-1064 nm的高反介质膜（R 99.9%）；凹面反射镜（R一、R2）镀有1020-1064 nm的高反介质膜（R 99.9%），其曲面反射面临高斯光束的整形可以增年夜旌旗灯号光及泵浦光的模式匹配体积，提高放年夜效率。二向色镜（DM一、DM2）镀有1020-1040nm的高反介质膜（R 99.6%）及890-990nm的高透介质膜（R 0.6%）。

该再生腔的总长度约为2.5 m，对于应的腔内脉冲来回时间为16.7 ns。因为泵浦光功率较高，腔内的热效应不成轻忽，于含热透镜的腔型设计中须统筹放年夜效率与光束质量。再生放年夜器采用了非凡设计的热不敏捷腔（图2），激光晶体采用了双路水冷的散热布局，以确保于50~120W泵浦强度下，腔内模场漫衍不变。优化调试后的再生放年夜器，输出最年夜3.3mJ的展宽脉冲（10kHz重频），测患上光束质量M2 1.3。

图2. 热焦距与泵浦光功率的热不敏感联系关系性设计

再生放年夜级对于旌旗灯号光完成为了高增益放年夜，经光束整形透镜组的模式转换后，注入后继的行波主放年夜器。精准的模式转换有用实现了行波放年夜器中的旌旗灯号光-泵浦光模式匹配，经主放年夜级后依然连结了良好的光束质量。一样是为了连结光束质量，并削减光谱增益窄化效应，该单级行波放年夜器设计为仅提供有限的增益，于10kHz重频下输出平均功率50W。脉冲压缩器采用高衍射效率透射式光栅对于，其提供的色散特征与前端展宽器相匹配，并可以于试验中微调；患上益在脉冲的宽光谱，压缩后测患上脉宽148fs，对于应平均功率40W，单脉冲能量4mJ。

该激光器整机的24小时内功率不变性RMS 1%；pulse-to-pulse能量永劫间不变性＜0.5%@24h。部门测试参数如图3所示。

（a）光束质量

（b）功率不变性

（c）自相干不变性

图3. 4mJ、10kHz固体飞秒激光器部门测试参数

上述指标的再生+行波固体激光放年夜体系具备高能量、窄脉宽、高不变性、布局紧凑等特色。数十瓦的平均功率处在飞秒激光器的中等功率领域，但极高的单脉冲能量及峰值功率使之具备与物资作历时的瞬时强电场，对于各种质料险些无坚不摧，是名不虚传的强场激光源。该激光器的推出扩大了奥创光子高能飞秒激光器产物家族的能量上限，与基在板条放年夜技能的百瓦高功率飞秒激光器系列产物形成互补，完美了高功率年夜能量飞秒激光器产物的指标笼罩度，为用户针对于差别运用拔取各种飞秒激光光源提供了更多选项。

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