在飛秒激光技術(shù)領(lǐng)域,突破能量與功率的極限始終是科研與工業(yè)應(yīng)用的向往目標。高平均功率為精密加工、強場物理等場景提供持續(xù)穩(wěn)定的能量輸出,而高峰值功率則能驅(qū)動阿秒脈沖產(chǎn)生、高次諧波等前沿科學(xué)探索。然而,隨著功率的躍升,熱透鏡效應(yīng)、增益窄化、光學(xué)元件損傷等瓶頸問題接踵而至,傳統(tǒng)放大方案面臨嚴峻挑戰(zhàn)。
目前,主流的固體放大技術(shù)聚焦于兩大方向:單通行波放大與多通放大。行波放大通過單次或有限次數(shù)的增益介質(zhì)通光,以低熱積累和高重復(fù)頻率見長,但其單程增益受限,難以兼顧高能量與高光束質(zhì)量;多通放大則通過復(fù)雜光路設(shè)計實現(xiàn)多次能量提取,雖能提升儲能利用率,卻需精密調(diào)控光束模式匹配,且熱管理難度隨功率攀升急劇增加。
在此背景下,再生放大器憑借顛覆性的能量增益模式重塑了激光放大技術(shù)的邊界。這項技術(shù)通過精密的光學(xué)循環(huán)架構(gòu),將微焦級種子脈沖注入泵浦激勵的諧振腔,利用電光晶體的納秒級切換精度,驅(qū)動脈沖經(jīng)歷數(shù)十次增益介質(zhì)循環(huán)。每一次穿越增益介質(zhì),能量呈指數(shù)級攀升,最終輸出毫焦級超強脈沖,單次循環(huán)能量增益達106倍。再生放大技術(shù)讓微弱激光脈沖經(jīng)歷"復(fù)利奇跡"。結(jié)合啁啾脈沖放大(CPA)技術(shù)將成為飛秒脈沖的技術(shù)主流。
高功率泵浦下的熱效應(yīng)造成的腔體失穩(wěn)與能量增長停滯是再生放大器輸出功率突破的枷鎖。杭州奧創(chuàng)光子技術(shù)有限公司突破傳統(tǒng)單晶再生放大器的放大極限,使用雙晶再生放大架構(gòu),成功研制出全球領(lǐng)先的高能量、高平均功率的再生放大器。
奧創(chuàng)光子通過引入Yb:CALGO雙晶體熱力學(xué)互補設(shè)計,突破傳統(tǒng)單晶再生放大器的熱穩(wěn)定性極限。實現(xiàn)400 W超高功率泵浦下的動態(tài)模式匹配,解決高功率激光行業(yè)長期存在的腔體失穩(wěn)難題。成功將國產(chǎn)飛秒激光器推升至“毫焦級能量+亞200 fs脈寬”雙高時代,標志著我國在高端激光裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越。這一成果不僅打破歐美技術(shù)壟斷,更為智能制造、前沿科研提供核心工具支撐,彰顯中國激光產(chǎn)業(yè)的全球競爭力。
△輸出脈沖的FROG測試結(jié)果
△輸出光束質(zhì)量的測試結(jié)果
△放大系統(tǒng)示意圖
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