单晶光纤在超短脉冲激光器中放大功率

引导泵浦和引导激光模式之间的重叠，产生良好的光学效率。可以实现平均功率高达 200W、光束质量良好的输出 ；尽管在更高功率下，热光效应可以显著影响波导机制。这些扰动导致 LMA 光纤在高功率下还支持高阶模式，这使得光束质量劣化，并最终使输出光束在毫秒级上波动（横模不稳定性）。在工业激光系统中，棒状光纤的峰值功率通常限制在 1MW 左右，以避免非线性效应。

在飞秒光纤激光器中，啁啾脉冲放大（CPA）减缓了这一局限性，并能实现基于 400μm 纤芯柔性 PCF 光纤的高功率系统。然而，峰值功率限制迫使采用相应的压缩器实现大的展宽比，这又增加了成本和系统尺寸。

单晶光纤

单晶光纤（SCF）通常为单晶钇铝石榴石（YAG），长度大，直径小，导光性能好。

激光加热基座生长（LHPG）技术可以生产小直径光纤（ 约1000μm），并且通过不断改进，目标是实现与用于高平均功率激光系统的经典光纤类似的纤芯 / 包层结构。然而，这种结构的制造是尚未实现的艰难挑战，特别是在需要维持线偏振的情况下。尽管与传统光纤相比，相互作用长度减小，但是在任何情况下，所得到的结构在高峰值功率脉冲方面仍然受到与石英光纤相同的限制，并且由于 YAG 材料更高的非线性性质，这些问题将进一步恶化。显然，这并不是超快高功率放大器的解决方案。

采用微下拉技术，已经生产了直径为 1~2mm 的较大 SCF，能够维持兆瓦峰值功率，使其成为高能量短脉冲放大的理想选择。

SCF放大器

用于放大的优选配置使用直径1mm、长度约 30~50mm 的掺钕或掺镱的 YAG SCF。Yb ：YAG 介质是 USP激光系统的首选，因为它具有更大的吸收和发射带宽、更高的上激光能级寿命和每单位泵浦功率较低的热负荷。

商业 SCF 放大器，如 Taranis 激光增益模块，使用一种特定的泵浦方案：泵浦光束聚焦在晶体内部（而不是其表面上）直径为 400μm 的点处，并且深度足以使放大器输出最大化。然后通过全内反射引导高度发散的光束，并在增益介质中重新聚焦（见图 1）。

根据泵浦的亮度，泵浦的初始聚焦点沿光纤长度成像数次。为了获得优异的光束质量，泵浦光束在增益介质中传播时与激光束保持共线，从而避免了出现在板条或薄碟片中的离轴像差，如像散。

与块体晶体相比，掺杂水平通常低一个数量级，而长度通常大一个数量级。没有泵浦导，由于泵浦的高度发散，这些差异是无效的。然而，通过泵浦导引，这种大长度 / 低掺杂程度比，使得沿着晶体光纤整个长度的泵浦吸收增加，从而降低了增益介质中的热应力。