双波长飞秒光纤啁啾脉冲放大系统获进展

位于不同光谱范围的两个同步强脉冲激光在非线性光学的研究中具有重要的利用价值。例如，利用同步双波长激光脉冲差频产生长波中红外（5－20μm）激光辐射源。

北京交通大学理学院与加拿大滑铁卢大学物理与天文学系联合研制出一个紧凑型的双波长飞秒光纤啁啾脉冲放大系统（X． Su， et al．IEEE JSTQE， vol． 24， no．5， pp． 1－5， 2018）。该系统可以输出平均功率最高为2．3W，重复频率为65MHz，谱峰分别位于1025和1085 nm的同步飞秒激光脉冲。

在预放大器的种子光注入端，研究团队采用了O／E LAND公司特制的啁啾光纤光栅作为带阻滤波器（中心波长1055 nm，阻带宽度60nm）对波长进行选择，替代了之前使用复杂的分立光栅器件配合凹陷滤波器得到双波长种子光光源的方案。此外，由于采用了全正色散光子晶体光纤，获得了比之前报道的更宽且稳定的种子光连续谱。最后，该光纤光栅与光子晶体光纤、光纤隔离器、长度100米的正色散光纤，以及预放大器的掺Yb光纤相熔接，系统的结构得以简化。

在放大器部分，由于双波长种子光源进入预放大器的耦合效率得到提高，所以双波长之间的自发辐射放大噪声得到了抑制。此外，使用两个不同的水冷系统分别控制一级和二级放大器泵浦源的工作温度使得泵浦源输出波长与掺Yb光纤的吸收谱高度重合，最终，主放大器的平均功率功率为3．5W。

在脉冲压缩光栅部分，研究团队继续沿用了之前的透射式光栅对压缩方案，对两个不同波长范围的激光脉冲分别进行压缩，最终得到了波段分别位于1025和1085nm，脉宽分别为900和600 fs，平均功率分别为1．9和0．4W的同步激光脉冲。理论上来讲，根据光谱进行傅里叶变换得到的傅里叶极限脉冲宽度分别为400和290fs，考虑到系统内累积的二阶和三阶的色散后，理论上最终的压缩脉冲宽度应为560和400fs，所以，理论和实验结果依然存在一定的差距。这是由于系统内的自相位调制效应对脉冲造成的扭曲并不能通过光纤的色散补偿来消除，需要通过进行脉冲整形才能进一步得到改进。