過去幾十年，各國研究人員對光纖激光器的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了廣泛的研究，以產(chǎn)生具有高能量和峰值功率的飛秒脈沖。

最近，由于時(shí)空鎖模激光器在單空間調(diào)制解調(diào)和小型化方面的優(yōu)勢而被相關(guān)研究人員所青睞，但由于小型單模光纖纖芯具有較高的空間限制，導(dǎo)致在實(shí)心纖芯中的中等峰值功率處會出現(xiàn)非線性效應(yīng)，并且過多的非線性相位會導(dǎo)致脈沖破裂，從而限制了時(shí)空鎖模激光器的最大脈沖能量。

為了解決這一問題，2020年12月22日瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員提出了一種在多模激光腔中清除非線性光束的方法，并具有較大的功率可擴(kuò)展性，在大功率超短脈沖激光器和商用光纖激光器等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用價(jià)值。

該方法主要依賴于非線性Kerr效應(yīng)以實(shí)現(xiàn)空間光束的自清潔，如圖1所示，為基于該方法設(shè)計(jì)的M2<1.13、能量為24 nJ、壓縮持續(xù)時(shí)間<100 fs的多模光纖振蕩器示意圖，并在鎖模多模激光腔中首次對非線性光束的自清潔進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，相比于之前GRIN多模光纖激光器，這種方法的脈沖能量提高了10倍，且僅受光纖接頭損傷閾值的限制，未來可將其提高到微焦耳級別。

圖1 多模光纖腔的概念方案和具有光束自清除功能的時(shí)空鎖模示意圖

實(shí)驗(yàn)證明，該光纖激光器具有良好的光束質(zhì)量、高脈沖能量和低于100 fs的脈沖持續(xù)時(shí)間，且該激光器均由市售的標(biāo)準(zhǔn)化組件組成，有望將其應(yīng)用于各種激光器平臺。此外，該方法還可以通過選擇大纖芯尺寸光纖的方式在保持低于100 fs的脈沖持續(xù)時(shí)間的條件下實(shí)現(xiàn)脈沖能量的進(jìn)一步提高。