1550nm波长微焦级飞秒光纤激光器新进展

处于通讯波段的

1550nm波长飞秒激光器是

高速光通讯系统的

种窄脉冲宽带光源

提升了光纤通讯系统的容量和速度

而对于光功率要求较高的应用场合，需要瓦级激光功率甚至微焦级单脉冲能量的飞秒脉冲，这种高能飞秒激光器在基于掺镱稀土离子的光纤激光系统中已是成熟的技术，而基于掺铒离子的发射~1.55µm波长的超快激光器在市场上鲜有高功率大能量的产品。这个波段的微焦级飞秒光纤激光器得益于波长特性，可作为激光测距用光频梳的基础光源；空间光通讯用超快光源；材料分析和病理检测用荧光光谱激发光源；高功率中红外超连续谱激发源；半导体缺陷检测用飞秒光源；多光子显微镜的照射光源；太赫兹辐射的激发及检测光源。

Orientation-10-1550产品外观图

常用于1µm波段高功率飞秒光纤激光器的啁啾脉冲放大技术移植于掺铒光纤激光器，也可以有效提升掺铒飞秒激光器的输出功率和能量。奥创光子在成熟的掺镱系列飞秒高能激光器平台基础上，以全光纤结构的CPA架构推出FLASH-1550系列高功率飞秒激光器；该激光器是奥创光子的首款1550nm波段飞秒激光器产品，集成了掺铒锁模光纤激光器的窄脉宽特性和CPA系统的高功率大能量特性，突破了目前商业化1550~1560nm掺铒超快光纤激光器的通用能量上限，且兼具了瓦级平均功率输出。

该飞秒光源中的锁模种子源、脉冲展宽器、多级光纤放大器均采用保偏光纤，以低损耗熔接集成，充分发挥了全光纤飞秒激光系统的高集成度和高稳定性。其中锁模种子源为非线性放大环形镜锁模机制，发挥了掺铒光纤特殊的色散特征在光纤激光器中色散管理的便捷性；同样的机制也应用在脉冲展宽器，多种色散特性光纤组合为色散可调机构，与啁啾布拉格光纤光栅组成脉冲展宽器，通过微调光纤长度实现与啁啾体布拉格光栅脉冲压缩器的色散匹配，实现精准和稳固的色散补偿功能，这种展宽-压缩系统思路是打造该小型化、窄脉宽、高功率1550nm波长飞秒激光器的特有技术。为了获得微焦级能量的脉冲输出，设定激光器重复频率在主放大器之前降频为500kHz，并采用芯径25µm的大模场铒镱共掺双包层光纤作为增益介质，主放大器放大效率见图1的泵浦-放大输出曲线。脉冲压缩器为空间光结构，一系列偏振光学元件和啁啾体布拉格光栅引入的损耗>60%,这里的损耗主要源于啁啾体布拉格光栅的有限反射率。系统最终输出脉宽443fs的3.2µJ脉冲，平均功率1.6W。

图1. 波长1550nm飞秒激光CPA系统主放大器功率增长曲线

针对激光测量等高重复频率的应用需求，该光源支持选配GHz重复频率的种子源，输出高重频高功率飞秒脉冲。针对靠近800nm波长的材料科学、荧光光谱学、生物光子学等应用，可选配二次谐波发生器，输出770~780nm波长的近红外飞秒脉冲。

图2. 输出色散补偿后的飞秒脉冲自相关曲线（a）及光谱（b）

奥创光子技术有限公司是一家专业从事工业级飞秒激光器及其核心器件研发、生产与应用的国家高新技术企业。总部坐落于浙江省杭州市，目前拥有约10000平方米光学洁净室和办公区。公司创始核心团队由中科院西安光学精密机械研究所国家重点实验室核心队伍及海归超快激光器工程化专家共同组成，其中包括国家万人计划专家、国际知名超快激光器企业首席设计师等，是目前国内超快激光领域的先行者和引领者。

自2018年创立以来，公司已申请140余项专利，已拥有核心技术包括NALM全光纤长寿命锁模种子源量产工艺、高阶色散可调控CFBG制作工艺、抛物脉冲高保真光纤CPA技术、高增益innoslab放大器封装工艺及技术等，结合100%自主设计的超快种子源、温度调谐式啁啾光纤光栅等核心器件，已成功推出千瓦级、毫焦级、超短脉宽等系列化飞秒激光器产品，并在国内率先实现工业领域批量出货，年量产出货超过500台，打破了该领域被国外产品长期垄断的局面。

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