单晶光纤在超短脉冲激光器中放大功率

MOPA 配置中的单晶光纤，已经在现场证明了它们的效率和灵活性。实际上，Fibercryst 公司生产的Yb ：YAG SCF 增益模块在 940nm下被泵浦到 600W，没有损坏，远远高于通常块体晶体的典型泵浦水平。

冷却在数百瓦的泵浦功率下的 1mm 直径 YAG 棒并不容易，但Tarranis 模块完成了这一壮举，该技术专利是由 Fibercryst 公司和 CNRS Laboratoire Charles Fabry（LCF） 公司的专利实现的，将晶体光纤直接集成入金属底座。冷却效率非常高，热交换系数为 5W/cm2/K，比典型的铟压方案高 5 倍（见图 2）。

泵浦晶体光纤中的热梯度是径向对称的，即使在高功率下也能保证优异的光束质量。已经展示了 140W 的高平均功率，这还没有达到 SCF 技术的极限。

高平均功率和高能量

在棒状放大器中，激光模式的典型表面为 3000μm2。包括自相位调制（SPM）或拉曼干涉在内的非线性效应，会在高峰值强度在长相互作用长度下的如此小的表面传播时，迅速出现。

然而，在典型的 SCF 放大器中，由激光模式覆盖的表面大 50 倍，因此可实现高得多的峰值功率。高增益、小长度和大光束直径的组合已经展示了大约 30dB 的小信号增益，以及高达 50MW 的峰值功率。

作为改进的“块体晶体”放大器，SCF 技术保持了通常块体放大器的所有优点，特别是它们在许多不同的重复频率、脉冲持续时间和种子功率下独立运行的能力。可以使用相同的 SCF 放大器，无需调整，放大从几千赫兹至≥ 20MHz 的脉冲种子激光，或从几十纳秒到几百飞秒的种子激光。已经成功地展示了从几百毫瓦的种子功率放大到几十瓦（见图 3）。

典型的工业单程 Yb ：YAG SCF放大级，只有六个光学元件组。这与碟片或板条技术相比是有利的。SCF 放大器已经与各种种子激光器一起使用，以显示设置的灵活性和简单性。例如，我们报告一种基于 SCF 和分离脉冲放大（DPA）设置联用的架构，专用于高能量，能以 12.5kHz 的重复频率提供能量为 2mJ 的 6ps 脉冲。

对于高平均功率应用，已经获得了具有 20MHz 重复频率和 750fs 脉冲宽度的无 CPA 的 100W 系统。在两种配置中，输出光束质量优异，M2值小于 1.2。（文/Daniel Guillot，Julien Didierjean，Patrick Beaure D'augeres; Fibercryst公司）