多芯超大模场光子晶体光纤飞秒激光放大系统的研究

大模面积光子晶体光纤能有效降低飞秒光纤激光系统中的非线性效应，从而极大地提高光纤飞秒激光系统性能。光子晶体光纤优异的可设计特性能方便地设计出多芯结构。多芯大模面积光子晶体光纤不仅能进一步提高有效模场面积，而且各个纤芯之间离散分布，热应力等问题也得到了缓解，从而在高功率光纤激光器的应用中能进一步降低非线性效应的影响，提高输出功率。因此本项目提出将这种多芯大模场光子晶体光纤应用于飞秒激光放大系统，将能大大提高输出脉冲能量和峰值功率。而且如何在多芯光子晶体光纤中选出同相位超模和保证同相位超模的稳定运转也是极具研究价值的科学问题。多芯光子晶体光纤的空气孔结构对各个纤芯之间耦合的影响，增益条件下各个超模之间的竞争，以及超模运转条件下飞秒激光脉冲的时域和频域特性等都需要系统地研究。研究结果将对光纤飞秒激光器性能提升和应用有重要的参考价值。

对课题任务书要求，按计划开展项目研究工作，围绕着多芯光子晶体光纤飞秒放大系统进行了一系列的理论分析模拟和实验研究：对多芯光子晶体光纤的传输特性和超模选择机理进行了深入研究，优化了多芯光子晶体光纤参数，设计了满足不同需求的多芯光子晶体光纤；进一步完善了的光子晶体光纤飞秒激光技术的理论体系，实现了光子晶体光纤飞秒振荡器和放大器中脉冲动力学过程的创新；研制成功多芯光子晶体光纤飞秒激光放大系统，得到了高平均功率（平均功率达110W），高光束质量的飞秒激光输出；拓展了光子晶体光纤飞秒激光的运转波长：多芯光子晶体光纤中高功率超连续光谱产生，高功率红光到中红外波长可调谐的飞秒激光源，高功率的超宽带太赫兹辐射波的产生。.课题组共有1名教授、1名讲师1位博士后以及10位研究生参加了工作。共发表论文24篇，其中SCI检索论文22篇，发表在国际高水平期刊Optics Letters等杂志论文10篇。出版《光子晶体光纤与飞秒激光技术》一书。项目负责人还荣获金国藩青年学子奖和天津市五四青年奖章，并申请获批自然基金优秀青年基金。