隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品和零件加工逐漸趨向微型化、精密化，超短脈沖激光作為精細(xì)微加工的前沿技術(shù)之一，其峰值功率極高，與物質(zhì)相互作用的機(jī)理跟其它種類(lèi)激光器有根本區(qū)別，屬于激光“冷加工”，已在精密電子行業(yè)得到應(yīng)用并不斷創(chuàng)新發(fā)展。

“新型顯示產(chǎn)業(yè)”作為我國(guó)政府支持的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一，近年來(lái)在政府的積極扶持下取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。尤其是伴隨智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，柔性電路板（FPC）憑借重量輕、厚度薄、彎折性好等特點(diǎn)，成為智能手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品不可或缺的元器件，正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，本土FPC產(chǎn)業(yè)也逐漸進(jìn)入爆發(fā)期。藍(lán)寶石、玻璃、陶瓷等脆性材料是地球上僅次于鉆石第二堅(jiān)硬的材料，很難使用機(jī)械的方法來(lái)加工。使用激光器來(lái)切割此類(lèi)硬脆材料是當(dāng)今制造業(yè)的趨勢(shì)加工方法。

目前飛秒光纖激光器因其單脈沖能量的限制，相比皮秒及納秒激光器加工速率慢了很多，因此飛秒激光加工也被戲稱(chēng)為”超慢加工”。目前受限于光纖的非線性效應(yīng)，單脈沖能量提升相對(duì)比較困難，純光纖放大很難突破200uJ。大量研究表明，在材料加工中提高飛秒脈沖的重復(fù)頻率及使用Burst脈沖串模式，可大幅提高材料蒸發(fā)及去除的速率。因此發(fā)展GHz級(jí)高重復(fù)頻率飛秒種子源具有非常重要的意義。當(dāng)前市面上僅有的幾款高重復(fù)頻率飛秒激光器基本都是采用腔外重頻倍增的方式使得重頻達(dá)到或接近GHz，這些方法會(huì)帶來(lái)脈沖間的時(shí)間間隔不均一、脈沖能量不一致以及色散有差異等缺點(diǎn)，不僅給后續(xù)放大帶來(lái)非常大的不便，而且會(huì)極大的影響實(shí)際加工效果。     

非線性放大環(huán)形鏡（NALM）型鎖模技術(shù)因其鎖模狀態(tài)唯一、全保偏光纖、不受材料閾值限制等特點(diǎn)能夠獲得穩(wěn)定的、高功率鎖模脈沖而受到廣泛研究和關(guān)注；然而長(zhǎng)期以來(lái)，該技術(shù)在鎖模自啟動(dòng)上存在較大問(wèn)題，后經(jīng)國(guó)內(nèi)外眾多科研人員的深入研究，目前自啟動(dòng)穩(wěn)定性也有大幅改進(jìn)，追求NALM技術(shù)的高鎖模自啟動(dòng)穩(wěn)定性、寬光譜、高重頻及高輸出功率是研究的主要方向。目前看來(lái)NALM技術(shù)是最有希望獲得工業(yè)級(jí)高穩(wěn)定、高性能飛秒激光種子源的方法。

圖1

華快光子近年來(lái)一直致力于高穩(wěn)定飛秒光纖激光器的研發(fā)生產(chǎn)，在飛秒光纖種子源、飛秒展寬、放大、壓縮等方面擁有多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，已成功研發(fā)并推出了重復(fù)頻率30-200 MHz的飛秒種子源系列產(chǎn)品。近期在高重復(fù)頻率飛秒種子源研發(fā)及工程化方面又取得了突破性進(jìn)展，已成功實(shí)現(xiàn)重復(fù)頻率接近1GHz的全光纖化飛秒種子源（如圖1所示）。

圖2：輸出脈沖、光譜及自相關(guān)     

該系列高重頻飛秒種子源產(chǎn)品采用帶偏置的改進(jìn)型NALM方案，由相移器、光纖環(huán)路及波分復(fù)用器等元件構(gòu)成，環(huán)內(nèi)有高摻雜的摻鐿光纖作為光纖激光器腔內(nèi)的增益介質(zhì)，泵浦光通過(guò)波分復(fù)用器泵浦摻鐿光纖。為保證在環(huán)境溫濕度變化時(shí)保持穩(wěn)定的功率和穩(wěn)定的光偏振狀態(tài)，采用鎖模全保偏光纖，實(shí)現(xiàn)鎖模穩(wěn)定自啟動(dòng)的同時(shí)，保證鎖模脈沖的長(zhǎng)期穩(wěn)定一致性。據(jù)所需的脈沖重復(fù)頻率，得到合適的腔長(zhǎng)，通過(guò)集成光纖元件將腔長(zhǎng)極限壓縮同時(shí)設(shè)計(jì)增益光纖和普通光纖的最佳長(zhǎng)度，達(dá)到超高重復(fù)頻率的基頻飛秒鎖模脈沖輸出。通過(guò)對(duì)諧振腔的色散進(jìn)行管理，調(diào)控腔內(nèi)相位差和光纖長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)脈沖重復(fù)頻率和帶寬的優(yōu)化，獲得飛秒脈沖輸出，極限變化脈寬小于100 fs。鎖模脈沖的光譜寬度決定了最終能夠壓縮得到的飛秒脈沖的脈沖時(shí)間寬度，而重復(fù)頻率的高低則影響著工業(yè)加工的速度和效率。

本產(chǎn)品通過(guò)引入相位偏置對(duì)原有的NALM鎖模技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，在腔內(nèi)引入色散補(bǔ)償，保證鎖模自啟動(dòng)穩(wěn)定性的同時(shí)極大的提高了鎖模脈沖的光譜寬度，同時(shí)利用自主研發(fā)的新型集成封裝的光纖器件極大的縮短了諧振腔的腔長(zhǎng)，獲得了極高的鎖模脈沖重復(fù)頻率（500 MHz-1 GHz），輸出功率90 mW-200 mW，光譜寬度大于15 nm，極限變換脈寬小于100 fs，滿足后期飛秒啁啾脈沖激光放大的輸入需求。圖2為我們實(shí)現(xiàn)的重頻600 MHz的飛秒種子源，具體參數(shù)為：輸出平均功率110 mW，光譜寬度18 nm，脈沖寬度239 fs（啁啾脈沖），可進(jìn)一步壓縮至約70 fs。

華快綠光超快激光器

華快紅外超快激光器

華快紫外超快激光器

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