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12 大器后的色散压缩器可将脉宽从大约 激光脉冲。较低的重复频率，例如
10 2ps 减少到 290fs。实际上，由于它们 100kHz，允许可观的脉冲能量而不会
Pulse bandwidth
8 (nm, 10% level) 增加的带宽，所获得的脉冲明显短于 有过高的平均功率。但是，我们需要
6 Pulse energy 通过激光脉冲的直接压缩可能获得的 应对另外两项挑战。
(nJ)
4 脉冲（517fs）。 首先，所需的放大器增益将相应
Pulse duration
2 (ps) 虽然在我们的示例中放大器的非 地更高，这可能导致强放大自发辐射
0 线性可以认为是有益的，因为它允许 （ASE）的问题。这通常迫使人们使
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Position in fiber (m) 短脉冲或压缩脉冲，但是当试图获得 用额外的放大级，以及抑制它们之间
图2：单模光纤放大器中，脉冲参数的演变显示为 更高脉冲能量时可能会遇到限制。一 的 ASE，例如除法拉第隔离器以外的
光纤中位置的函数。
个特别的问题是 ：当需要更多的泵浦 带通滤光片或光学开关，以抑制后向
视设备，例如，探索光纤内脉冲的时 功率时，需要使用双包层光纤，并且 传播的光。
间和光谱演变。在购买和组装所需的 由于其较弱的泵浦吸收，该光纤通常 其次，增加的峰值功率进一步增
光学元件之前，人们可以回答重要的 必须长得多。然而，光纤非线性效应 加非线性效应的强度，如增加到让受
问题，例如，需要多少可饱和吸收， 进而变得更强。例如，考虑双包层放 激拉曼散射变得有害的状态。在几兆
以及什么色散图是适合的。 大器，其芯径增加到 8µm（用于增加 瓦的峰值功率水平下，非线性自聚焦
泵浦吸收），包层直径 125µm，这时 设定了严格限制。
高重复频率放大器 候需要 8m 光纤来有效吸收 5W 的泵 光纤非线性引起的挑战通常迫
考虑到高增益和可观的增益带 浦功率（与之前相同的 Yb 掺杂浓度）。 使人们应用啁啾脉冲放大（CPA）方
宽，在有源光纤中强烈放大超短脉冲 图 3 显示了强烈啁啾和展宽的输出脉 法。首先，需要将脉冲色散地拉伸到
似乎很容易。然而，光纤非线性尤其 冲。受激拉曼散射（SRS）已经很显著， 例如数百皮秒或几纳秒的持续时间，
是一项限制因素。 尽管它还不是一个严重的问题。 以限制后续放大级中的峰值功率。随
技术挑战在很大程度上取决于运 后的色散压缩变得更具挑战性，因为
行机制。我们首先考虑具有数十或数 高脉冲能量放大器 需要能够处理脉冲内各种群延迟的压
百兆赫兹的高脉冲重复频率的超快光 为了获得明显更高的脉冲能 缩器。啁啾体布拉格光栅（VBG）可
源。这里，直接放大锁模激光器（其 量，通常用脉冲选择器降低脉冲重复 以是一种紧凑的解决方案，但是对于
本身可以是光纤激光器，或在某些情 频率，脉冲选择器仅传输每第 n 个 最长的拉伸脉宽，需要块体衍射光栅，
况下是增益调节激光二极 这会消耗更多的空间并
管）的输出，也可以用于 涉及灵敏的对准。
产生皮秒种子脉冲。 对于 CPA 装置，对
作为一个例子，我们 数值模拟的需求变得更
采用前面讨论的光纤激光 加强烈。例如，模拟可
器的输出脉冲，并在1.25m 用于检查展宽器和压缩
长的 Yb 掺杂单模光纤 器的色散匹配，还要考
中进一步放大，芯径为 虑放大器光纤中的非线
5µm，以 975nm、800mW 性相位变化。此外，需
反向泵浦。图 2 显示我们 要仔细检查 ASE 等其
可以显著增加脉冲能量， 他方面。很明显，试错
同时由于自相位调制而获 法不适用于此类设计任
得显著增加的脉冲带宽， 务，特别是在需要高性
图3：仿真结果表明，双包层光纤放大器在时域和频域的输出脉冲，比单模放大器的脉冲
而脉宽仅略微增加。放 具有更强的非线性效应。该图是RP Fiber Power软件的屏幕截图。 能时。

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