在飞秒激光技术领域,突破能量与功率的极限始终是科研与工业应用的向往目标。高平均功率为精密加工、强场物理等场景提供持续稳定的能量输出,而高峰值功率则能驱动阿秒脉冲产生、高次谐波等前沿科学探索。然而,随着功率的跃升,热透镜效应、增益窄化、光学元件损伤等瓶颈问题接踵而至,传统放大方案面临严峻挑战。
目前,主流的固体放大技术聚焦于两大方向:单通行波放大与多通放大。行波放大通过单次或有限次数的增益介质通光,以低热积累和高重复频率见长,但其单程增益受限,难以兼顾高能量与高光束质量;多通放大则通过复杂光路设计实现多次能量提取,虽能提升储能利用率,却需精密调控光束模式匹配,且热管理难度随功率攀升急剧增加。
在此背景下,再生放大器凭借颠覆性的能量增益模式重塑了激光放大技术的边界。这项技术通过精密的光学循环架构,将微焦级种子脉冲注入泵浦激励的谐振腔,利用电光晶体的纳秒级切换精度,驱动脉冲经历数十次增益介质循环。每一次穿越增益介质,能量呈指数级攀升,最终输出毫焦级超强脉冲,单次循环能量增益达106倍。再生放大技术让微弱激光脉冲经历"复利奇迹"。结合啁啾脉冲放大(CPA)技术将成为飞秒脉冲的技术主流。
高功率泵浦下的热效应造成的腔体失稳与能量增长停滞是再生放大器输出功率突破的枷锁。杭州奥创光子技术有限公司突破传统单晶再生放大器的放大极限,使用双晶再生放大架构,成功研制出全球领先的高能量、高平均功率的再生放大器。
奥创光子通过引入Yb:CALGO双晶体热力学互补设计,突破传统单晶再生放大器的热稳定性极限。实现400 W超高功率泵浦下的动态模式匹配,解决高功率激光行业长期存在的腔体失稳难题。成功将国产飞秒激光器推升至“毫焦级能量+亚200 fs脉宽”双高时代,标志着我国在高端激光装备领域实现从“跟跑”到“领跑”的跨越。这一成果不仅打破欧美技术垄断,更为智能制造、前沿科研提供核心工具支撑,彰显中国激光产业的全球竞争力。
△输出脉冲的FROG测试结果
△输出光束质量的测试结果
△放大系统示意图