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董克攻，张昊宇，黎玥，林宏奂，赵磊，王建军，景峰
短脉冲白光超连续谱光源具有较宽的光谱带宽和激光的准直特性，被誉为“终极白光，在超精密时间及频率测量、高分辨光学相干断层分析以及荧光成像等方面具有重要的应用价值，近二十年来获得了突飞猛进的进展。目前最普遍的超连续谱产生方法是利用脉冲或者连续泵浦源耦合一段高非线性光子晶体光纤。连续泵浦源产生超连续谱的结构简单且技术成熟，但效率较低，且超连续谱的谱结构不易控制；而脉冲泵浦不仅能够提供更高的峰值功率以及相应的非线性效应，而且脉冲激光具有更宽的带宽，易于控制超连续谱的谱结构。但脉冲激光峰值功率的提高会造成放大级较强的非线性效应，以及由此而产生的热负载，将严重影响到放大级以及超连续谱的平均输出功率。此外，在超连续谱产生中采用的光子晶体光纤的芯径一般在5μm左右，而高功率泵浦源的输出光纤则一般为YDF-20/400，二者直接熔接中的模场失配会使能量耦合损失高于70%，不仅严重影响超连续谱的输出功率，而且也为整个系统带来了难以解决的热负载问题。受限于此，目前的白光超连续谱光源的最大输出功率维持在200 W左右。
针对高输出功率下高峰值功率在放大级中产生的强非线性效应，中国工程物理研究院激光聚变研究中心综合利用稳定可靠的工作频率和脉冲宽度调谐技术，成功研制出具有全光纤结构的1029 W皮秒脉冲光纤激光器，输出光谱显示其在放大过程中非线性效应产生的光谱展宽得到了较好的抑制。此外，为了解决kW级光纤激光器与光子晶体光纤之间的高效耦合，课题组综合采用多种耦合技术，细化耦合参数和耦合流程及工艺，实现了YDF-20/400双包层光纤与LMA-5光子晶体光纤之间的高效耦合，获得了高于90%的能量耦合效率。基于上述kW短脉冲泵浦源，成功实现了具有全光纤结构、输出平均功率为563 W的白光超连续谱光源，转换效率为56%，光谱覆盖范围为665 ~1750 nm。
该短脉冲白光超连续谱光源有两个方面的重要特点：一是有效解决了放大级高峰值功率和高平均功率之间的矛盾，实现kW级皮秒脉冲光纤激光器的输出；二是有效解决了放大级输出尾纤与光子晶体光纤之间的高效耦合，实现了高于90%的能量耦合效率，大幅降低了高功率输出情况下的热负载，563 W的平均输出功率也是目前公开报道的最高水平。
