在镭射微加工利用中，短脉冲提供准确的高均匀功率，可以完成更高的处置速率，而高能量则进步了加工吞吐量。短脉冲能够容易地完成，然而在能量或均匀功率方面的晋升更具挑衅性。例如，光纤内的无可非议线性效应限度了缩小期间的峰值功率。
在短脉冲或超短脉冲（USP）镭射器中完成更高功率的公认解决方案，是经由过程主振荡器功率缩小器（MOPA）架构，使用各类手艺跟资料来影响缩小。下一代 USP 镭射器依赖于新鲜的基于光纤的架构，以克服传统块体跟光纤缩小器的有余。
缩小比拟
因为在增益介质外部发生强烈畸变的热透镜效应，块体晶体缩小器遭到光束进化的影响。因为这家根本限度，高功率缩小器的几何外形曾经开展演进，以改善这些资料外部的热治理。
因为增益介质的厚度较薄（约 100μm），薄碟片单程的增益无限。因而，只能经由过程多程或再生手艺完成无效缩小。
多程缩小器使用精密的光路使光屡次穿过镭射晶体，而再生缩小器则使用低廉的电光调制器作为繁杂光束切换进程的一局部。只管具有毛病，然而薄片缩小器能够发生十分高的千瓦级输出功率，而且是终极缩小级的理想取舍。
虽然因为其高增益，能够在板条缩小器中完成高达千瓦级的极高均匀功率，但所使用的之字形光路会引入椭圆度并下降光束品质。
除了用在发生短脉冲的块体替换方案之外，基于光纤的缩小器通常使用大模局面积光纤（LMA）或大模局面积光子晶体光纤（PCF LMA），而棒状 PCF 可完成更高的峰值功率。
市售光纤的最大芯径为 85μm，传布模式为 650μm，即便掺杂程度较高，长度也约为 1m。超大纤芯跟极低数值孔径的光纤设计，输出衍射极限光束，但会招致体系体积较大，机动性下降。
领导泵浦跟领导镭射模式之间的堆叠，发生良好的光学效力。能够完成均匀功率高达 200W、光束品质良好的输出 ；只管在更高功率下，热光效应能够显著影响波导机制。这些扰动招致 LMA 光纤在高功率下还支撑高阶模式，这使得光束品质劣化，并终极使输出光束在毫秒级上稳定（横模不波动性）。在产业镭射体系中，棒状光纤的峰值功率通常限度在 1MW 阁下，以防止无可非议线性效应。
在飞秒光纤镭射器中，啁啾脉冲缩小（CPA）减缓了这一局限性，并能完成基于 400μm 纤芯柔性 PCF 光纤的高功率体系。但是，峰值功率限度迫使采纳相应的紧缩器完成大的展宽比，这又添加了本钱跟体系尺寸。
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，导光机能好。
镭射加热基座成长（LHPG）手艺能够出产小直径光纤（ 约1000μm），而且经由过程一直改良，目的是完成与用在高均匀功率镭射体系的经典光纤相似的纤芯 / 包层构造。但是，这种构造的制作是尚未完成的艰巨挑衅，特殊是在须要维持线偏振的情形下。只管与传统光纤相比，互相作用长度减小，然而在任何情形下，所失去的构造在顶峰值功率脉冲方面仍旧遭到与石英光纤雷同的限度，而且因为 YAG 资料更高的无可非议线性性子，这些问题将进一步好转。显然，这并不是超快高功率缩小器的解决方案。
采纳微下拉手艺，曾经出产了直径为 1~2mm 的较大 SCF，可以维持兆瓦峰值功率，使其成为高能量短脉冲缩小的理想取舍。
SCF缩小器
用在缩小的优选设置使用直径1mm、长度约 30~50mm 的掺钕或掺镱的 YAG SCF。Yb ：YAG 介质是 USP镭射体系的首选，由于它存在更大的排汇跟发射带宽、更高的上镭射能级寿命跟每单元泵浦功率较低的热负荷。
贸易 SCF 缩小器，如 Taranis 镭射增益模块，使用一种特定的泵浦方案：泵浦光束聚焦在晶体外部（而不是其名义上）直径为 400μm 的点处，而且深度足以使缩小器输出最大化。而后经由过程全内反射领导高度发散的光束，并在增益介质中从新聚焦（见图 1）。
依据泵浦的亮度，泵浦的初始聚焦点沿光纤长度成像数次。为了取得优异的光束品质，泵浦光束在增益介质中传布时与镭射束坚持共线，从而防止了涌现在板条或薄碟片中的离轴像差，如像散。
与块体晶体相比，掺杂程度通常低一家数目级，而长度通常大一家数目级。冒有泵浦导，因为泵浦的高度发散，这些差别是有效的。但是，经由过程泵浦扶引，这种大长度 / 低掺杂水平比，使得沿着晶体光纤整个长度的泵浦排汇添加，从而下降了增益介质中的热应力。
MOPA 设置中的单晶光纤，曾经在惟妙惟肖场证实了它们的效力跟机动性。实际上，Fibercryst 公司出产的Yb ：YAG SCF 增益模块在 940nm下被泵浦到 600W，冒有毁坏，远远高于通常块体晶体的典范泵浦程度。
冷却在数百瓦的泵浦功率下的 1mm 直径 YAG 棒并不容易，但Tarranis 模块实现了这一豪举，该手艺专利是由 Fibercryst 公司跟 CNRS Laboratoire Charles Fabry（LCF） 公司的专利完成的，将晶体光纤间接集成入金属底座。冷却效力十分高，热交流系数为 5W/cm2/K，比典范的铟压方案高 5 倍（见图 2）。
泵浦晶体光纤中的热梯度是径向对于称的，即便在高功率下也能保障优异的光束品质。曾经展现了 140W 的高均匀功率，这还冒有到达 SCF 手艺的极限。
高均匀功率跟高能量
在棒状缩小器中，镭射模式的典范名义为 3000μm2。包含自相位调制（SPM）或拉曼干预在内的无可非议线性效应，会在顶峰值强度在长互相作用长度下的如斯小的名义传布时，迅速涌现。
但是，在典范的 SCF 缩小器中，由镭射模式笼罩的名义大 50 倍，因而可完成高得多的峰值功率。高增益、小长度跟大光束直径的组合曾经展现了约莫 30dB 的小旌旗灯号增益，以及高达 50MW 的峰值功率。
作为改良的“块体晶体”缩小器，SCF 手艺坚持了通常块体缩小器的一切长处，特殊是它们在许多不同的反复频次、脉冲连续光阴跟种子功率下自力运转的才能。能够使用雷同的 SCF 缩小器，无需调剂，缩小从几千赫兹至≥ 20MHz 的脉冲种子镭射，或从几十纳秒到几百飞秒的种子镭射。曾经胜利地展现了从几百毫瓦的种子功率缩小到几十瓦（见图 3）。
典范的产业单程 Yb ：YAG SCF缩小级，只有六个光学元件组。这与碟片或板条手艺相比是有益的。SCF 缩小器曾经与各类种子镭射器一同使用，以显示配置的机动性跟简略性。例如，咱们讲演一种基于 SCF 跟别离脉冲缩小（DPA）配置联用的架构，公用于高能量，能以 12.5kHz 的反复频次提供能量为 2mJ 的 6ps 脉冲。
对于于高均匀功率利用，曾经取得了存在 20MHz 反复频次跟 750fs 脉冲宽度的无 CPA 的 100W 体系。在两种设置中，输出光束品质优异，M2值小于 1.2。（文/Daniel Guillot，Julien Didierjean，Patrick Beaure D'augeres; Fibercryst公司）
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