飛秒激光平均功率的提升大多集中在對(duì)MOPA系統(tǒng)中多級(jí)放大器或多通放大器的增益提取?？紤]到兼顧脈沖能量的提升，多級(jí)光纖放大器一般作為前端預(yù)放大級(jí)，當(dāng)非線(xiàn)性積累到一定程度就需要采用大截面積的激光增益介質(zhì)。傳統(tǒng)的固體放大器在數(shù)十瓦甚至二百瓦左右平均功率水平依然保持其兼顧激光功率和能量提升的優(yōu)勢(shì)，但其中的多級(jí)固體放大光路的每一級(jí)增益隨著平均功率的升高而趨于飽和，尤其是對(duì)百瓦高功率信號(hào)的放大增益較小，導(dǎo)致高功率塊狀晶體放大器泵浦利用率低，制約了激光系統(tǒng)整體平均功率的進(jìn)一步升高。

此外，塊狀激光晶體在高泵浦強(qiáng)度下熱效應(yīng)嚴(yán)重，單純依靠加大晶體外圍熱沉的熱導(dǎo)率等方法依然不能有效消除熱積累。增益介質(zhì)自身結(jié)構(gòu)的改良可有效改變其散熱效果，如極大表面積的增益光纖就是以細(xì)長(zhǎng)狀幾何形貌增大散熱面積,這使其具有很好的散熱功能,對(duì)產(chǎn)生的熱量管理更為有效。同樣的散熱思路，薄板狀結(jié)構(gòu)增益介質(zhì)的板條激光放大器，激光的放大在增益介質(zhì)長(zhǎng)度方向，而散熱在增益介質(zhì)厚度方向，由此可實(shí)現(xiàn)高功率、高能量連續(xù)或脈沖激光輸出，且保持可控的光束質(zhì)量。

為了簡(jiǎn)化板條激光放大器的裝調(diào)難度，同時(shí)確保足夠的增益倍率，采用以平面反射鏡為腔鏡的兩級(jí)板條雙端泵浦結(jié)構(gòu)，第一級(jí)為7通光路結(jié)構(gòu)，第二級(jí)為5通光路結(jié)構(gòu)，初始信號(hào)光經(jīng)透鏡和柱透鏡整形為橢圓狀光強(qiáng)分布，在水平方向以較小的發(fā)散角進(jìn)入板條放大器，兩級(jí)板條放大器共用兩個(gè)高功率微通道疊陣泵浦源，每個(gè)泵浦源的輸出光經(jīng)空間分光鏡分束為兩個(gè)相互垂直的傳輸光路，各自進(jìn)入光束整形勻化光學(xué)系統(tǒng)，而后經(jīng)過(guò)耦合鏡頭整形再分別進(jìn)入兩級(jí)Yb:YAG板條晶體。

隨著泵浦電流的提升，兩級(jí)板條放大器同時(shí)獲得增益，輸出放大光；然而第二級(jí)板條放大器的提取效率會(huì)受前級(jí)放大器輸出的光功率和空間分布的影響，考慮到系統(tǒng)輸出光束質(zhì)量的要求，所以第二級(jí)板條放大器更側(cè)重于維持良好的光束質(zhì)量，即需要合理的設(shè)計(jì)一二級(jí)之間的光束整形系統(tǒng)，才能更有效的提取第二級(jí)增益介質(zhì)中的儲(chǔ)能。

圖2. 雙級(jí)共泵浦源Yb:YAG板條放大器的放大動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)

圖3是放大輸出的光束空間特性曲線(xiàn)，可見(jiàn)光斑圓度82%，光束質(zhì)量M2~1.4。由于放大的啁啾脈沖激光功率高、能量高，脈沖壓縮器須承受較大光強(qiáng)，為了適當(dāng)降低投射到器件表面的光功率密度，進(jìn)入壓縮器的光束直徑控制在2.7~3.0mm。衍射光柵對(duì)構(gòu)成脈沖壓縮器，由于Yb:YAG晶體在高功率放大過(guò)程的光譜增益窄化效應(yīng)，全部光譜成分處于衍射光柵的有效通光面內(nèi)；受到熱致退偏效應(yīng)的影響，脈沖壓縮器整體效率84%，輸出845fs脈寬的1mJ脈沖，平均功率達(dá)404W。

圖4是壓縮后的飛秒脈沖自相關(guān)曲線(xiàn)。板條固體放大路線(xiàn)是強(qiáng)激光系統(tǒng)在一定程度克服熱效應(yīng)制約的有效路徑之一，其高緊湊的放大模塊結(jié)構(gòu)，以及對(duì)增益介質(zhì)儲(chǔ)能的高效利用，使之成為升級(jí)傳統(tǒng)塊狀激光晶體多級(jí)行波放大器的最具工程化潛力放大單元。但是基于Yb:YAG晶體的固體高增益放大器受激光增益介質(zhì)發(fā)射譜寬的制約，輸出放大激光光譜窄化明顯，不利于飛秒脈沖的壓縮，板條激光放大器亦無(wú)法避免此問(wèn)題；后續(xù)奧創(chuàng)光子也將嘗試光譜預(yù)整形等方法來(lái)補(bǔ)償寬譜激光放大過(guò)程的光譜增益窄化現(xiàn)象。