高平均功率2微米超短脉冲激光技术基础问题研究

目前，固体激光器仅在1微米波段可以实现高平均功率和超短脉冲的激光输出，其它波段的短脉冲激光输出都不超过100瓦，2微米固体激光具有增益系数高、增益带宽大和散射损耗小等优点，拥有获得高效率、高平均功率超短脉冲的巨大潜力，并且处于水的吸收峰，极具发展潜力。本项目以高重复频率超短脉冲产生技术、大芯径光纤啁啾激光放大技术和新型脉冲压缩技术为基本技术特征，研究千瓦量级、超短脉冲激光的重要基础和关键技术问题，探索在2微米波段实现国际领先水平的千瓦平均功率、亚皮秒脉宽输出的新技术途径，推动2微米激光进入高平均功率和高峰值功率的研究和应用新领域。

近20年以来，固体激光器的输出功率也同样受到摩尔定律的支配，每隔2.5年输出功率翻一番，不断提升激光器的输出功率是激光科学与工程研究领域的重要发展趋势。高平均功率的超短脉冲激光结合了高平均功率和高峰值功率这两个重要的激光前沿特征，需要克服制约高平均功率的热畸变、增益下降和制约高峰值功率的非线性效应、色散控制等来自两个不同技术方面的瓶颈。2微米波长的激光在复合材料加工、强场激光和激光探测等领域有独特的重要应用。具备高平均功率和超短脉冲性能的2微米波长激光为强激光科学与应用的研究提供了独具魅力的工具。.主要成果如下：.1、在2微米波长超短脉冲产生方面，对新型锁模技术、光纤激光器中超短脉冲产生的演化机制、大能量2微米波长脉冲种子源等方面进行了系列创新研究，在Scientific Report, App. Phy. Lett., Opt. Lett.等国际光学顶级期刊上发表多篇重要论文，其中一篇论文成为ESI高被引用论文。.2、针对2微米超短脉冲激光的功率提升问题，提出了时域组束技术、超短脉冲多模光纤传输控制技术等新技术，获得了千瓦级2微米超短脉冲光纤激光器输出，授权发明专利10项。通过专利技术转换，实现了系列2微米光纤激光器的产业化。产业化2年以来，创造了近1亿元的产值，打破了国外公司的垄断。.3、在2微米波长特种光纤的制备技术方面，开展了大模场掺铥光纤、大芯径掺铥光子晶体光纤、全固态掺铥光子晶体光纤，及其匹配无源光纤的设计与工艺研究。创新发展出满足高功率应用环境的掺铥光子晶体光纤工艺技术，实现了一系列国际、国内领先的技术创新成果，形成了2条先进的全气相激光光纤制造平台，获得了军队科技进步奖一等奖1项。