目前，主流的固體放大技術聚焦于兩大方向：單通行波放大與多通放大。行波放大通過單次或有限次數的增益介質通光，以低熱積累和高重復頻率見長，但其單程增益受限，難以兼顧高能量與高光束質量；多通放大則通過復雜光路設計實現多次能量提取，雖能提升儲能利用率，卻需精密調控光束模式匹配，且熱管理難度隨功率攀升急劇增加。
在此背景下，再生放大器憑借顛覆性的能量增益模式重塑了激光放大技術的邊界。這項技術通過精密的光學循環架構，將微焦級種子脈沖注入泵浦激勵的諧振腔，利用電光晶體的納秒級切換精度，驅動脈沖經歷數十次增益介質循環。每一次穿越增益介質，能量呈指數級攀升，最終輸出毫焦級超強脈沖，單次循環能量增益達10^6倍。再生放大技術讓微弱激光脈沖經歷"復利奇跡"。結合啁啾脈沖放大（CPA）技術將成為飛秒脈沖的技術主流。
高功率泵浦下的熱效應造成的腔體失穩與能量增長停滯是再生放大器輸出功率突破的枷鎖。奧創光子突破傳統單晶再生放大器的放大極限，使用雙晶再生放大架構，成功研制出全球領先的高能量、高平均功率的再生放大器。
圖1. 不同晶體實現的再生放大裝置輸出脈沖能量和脈沖寬度
在400W超高功率泵浦下，該系統攻克了高功率泵浦下熱透鏡效應引發的腔體失穩與功率/能量提升受限的共性難題，實現近400W高功率泵浦下再生腔熱穩定與動態模式匹配。高功率高能量Yb:CALGO飛秒再生放大器結構如圖2所示。
圖2. 放大系統示意圖
放大鏈路包含三個部分非線性環形鏡(Nonlinear Amplifying Loop Mirror, NLAN)鎖模光纖種子源，再生放大器(Regenerative amplifier, RA)和單光柵脈沖壓縮器。通過創新技術融合與核心器件自主化，成功突破高能超快激光的增益窄化與熱管理瓶頸，實現198 fs、>7 mJ的穩定輸出，具體技術路徑如下：
前端采用"9"字腔鎖模光纖種子源，通過非線性環形鏡的周期性飽和吸收效應，直接產生亞百飛秒級超短脈沖。利用非線性脈沖放大，將光譜展寬至1000–1060 nm，有效覆蓋Yb:CALGO晶體的輻射帶寬，顯著抑制再生放大過程中的增益窄化效應。此階段使用自研的馬鞍形CFBG展寬器(Saddle-shaped CFBG)，其反射譜中部凹陷設計（凹陷深度>50%）可預補償后續放大器的光譜增益窄化效應，其中光柵譜線如圖3所示。
圖3. CFBG光柵反射譜線
放大系統采用雙晶體架構的再生放大器，通過Yb:CALGO雙晶體的熱力學互補和功率平衡負載，在400W高功率泵浦下實現>10^6的增益。通過精準調控普克爾盒開關時序，優化種子光在腔內的循環增益路徑，最終輸出單脈沖能量提升至10 mJ，光束質量M2<1.2，功率波動的NRMS<0.5%，輸出脈沖的平均功率穩定性如圖4所示。
圖4. 2kHz重復頻率下，輸出平均功率穩定性NRMS=0.35% @12h.輸出光束質量
圖5. 輸出光束質量的測試結果
末端配置自研高色散容限脈沖壓縮器，實現放大脈沖的精準去啁啾。實測壓縮后脈寬為198 fs，壓縮器效率80%，對應單脈沖能量8mJ，峰值功率可達40 GW。通過自研FROG對輸出脈沖進行時域表征結果如圖6所示
圖6. 輸出脈沖的FROG測試結果
奧創光子通過引入Yb:CALGO雙晶體熱力學互補設計，突破傳統單晶再生放大器的熱穩定性極限。實現400 W超高功率泵浦下的動態模式匹配，解決高功率激光行業長期存在的腔體失穩難題。成功將國產飛秒激光器推升至“毫焦級能量+亞200 fs脈寬”雙高時代，標志著我國在高端激光裝備領域實現從“跟跑”到“領跑”的跨越。這一成果不僅打破歐美技術壟斷，更為智能制造、前沿科研提供核心工具支撐，彰顯中國激光產業的全球競爭力。
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