工业规模的精密材料加工需要高功率超快激光器，例如，太阳能电池和锂电池生产。光纤激光器由于其可重复性和简单的设置而非常适合相干光束组合。迄今，研究人员提出了光纤放大器相干光束组合的许多技术。在此，Michael Müller等人提出了一种基于12阶折射率光纤放大器相干组合的平均输出功率为10.4 kW的超快激光器。该系统以80 MHz的重复频率发射接近变换极限的254 fs脉冲，在1 Hz-1 MHz的频率范围内具有高光束质量（M2≤1.2）和0.56%的低相对强度噪声。进而，研究人员给出了系统输出参数的分析并讨论了技术限制及进一步的功率升级潜力。该工作发表在Optics Letters上。

工业规模的精密材料加工需要高功率超快激光器，例如太阳能电池和锂电池生产。最先进的激光器是掺镱的薄盘、板条和光纤啁啾脉冲放大器，在基模运转中提供1 kW级的平均功率。尽管如此，热负载还是通过薄盘和板条激光器中的热透镜或光纤激光器中的横模不稳定性限制了可实现的平均功率。同样，非线性折射和拉曼散射对可达到的峰值功率设定了限制。

干涉测量装置中几个放大器的相干光束组合能够超越这些限制。在典型的方案中，N个放大器由一个公共源提供种子且它们的输出光束被相长干涉，理想情况下会产生单个输出光束，其亮度高达单个放大器通道的N倍。在实践中，放大器的空间和时间输出特性的偏差将导致损耗，它由组合效率量化，定义为组合功率与所有单个放大器输出功率之和的比率。与单个放大器相比，相干组束允许按数量级提升功率，因为无源组合元件支持比激光有源介质更高的峰值和平均功率，付出的代价是需要相位稳定以维持相长干涉。

光纤激光器由于其可重复性和简单的设置而非常适合相干光束组合。迄今，研究人员提出了光纤放大器相干光束组合的许多技术，例如基于衍射的平铺孔径组合和使用衍射光学元件的填充孔径组合、介质偏振和强度分束器。对于高斯光束，填充孔径组合更有效，因此，在理论最大效率为100%和68%时优于平铺孔径组合。在填充孔径方案中，强度分束器具有一些实际优势，例如与偏振分束器相比涂层吸收更低、成本比衍射光学元件更低、损坏时易于更换，导致实现了3.5 kW平均功率超快激光器。

实验装置示意图，如图1所示。种子源是一个超快光纤振荡器，以80 MHz的重复频率发射脉冲。种子脉冲在一组啁啾光纤布拉格光栅中被拉伸至5 ns全宽，用于以1046 nm为中心的14 nm光谱硬切割。该部分嵌入了双芯泵浦前置放大器，以补偿光栅传输损耗。插入光谱幅度和相位整形器以补偿后面放大阶段的增益整形和非线性相位累积，从而提高输出脉冲质量。另外两个纤芯泵浦前置放大器在这个保偏全光纤前端的末端将种子功率从几毫瓦提高到1瓦。

干涉叠加容易受到气流和机械振动的影响，因此，需要主动稳定。这里使用了通过单检测器电子频率标记锁定光学相干性。在该技术中，通过压电驱动反射镜施加不同频率的小正弦相位抖动。这会导致小输出强度抖动，使用光电二极管 (PD1）。使用初始正弦波对光电二极管信号进行解调会产生不对称的误差信号，在各个通道的干涉极值处具有零交叉。误差信号用于通过压电驱动镜在相长干涉下实现系统的闭环稳定。选择抖动频率从6.5 kHz开始，间隔1.5 kHz-21.5 kHz，以在抖动频率高于典型相位的要求之间取得平衡扰动频率，低于控制电子设备的限制并尽可能分开以获得最大的稳定带宽和最小的串扰。种子自由空间耦合到5 m长的非保偏掺镱阶跃折射率光纤中，该光纤具有20 ?m纤芯和400 ?m包层直径（数值孔径为0.45）。光纤盘绕至12 cm直径以抑制高阶模式，配备平面平行的抗反射涂层端盖并安装在水冷外壳中以实现强大的高功率操作。通过四分之一波片和半波片进行静态偏振控制可实现稳定的线性输出偏振。放大器在976 nm处以250 W反向泵浦，为主放大器级产生150 W种子功率。到目前为止，所有放大器都是光隔离的。再次在自由空间中，种子光束被分成12个功率相等的通道，树型配置的强度分束器具有50%和66%的反射率。在所有通道中，一组四分之一波片和半波片用于偏振控制，除了一个参考通道外，压电驱动镜 (PA) 用于相位稳定。光束耦合到12个主放大器，技术上与之前的前置放大器相同，除了有源光纤11.00±0.02 m，泵浦功率高达每通道1.6 kW，由光纤耦合非波长传输-稳定二极管。在放大器之后的自由空间中，两个电动反射镜（MM）和一个电动平移台（MTS）用于将光束引导到第二个分束器树中。电动组件是远程控制的，用于安全调整输出光束的时空重叠。组合光束从最后一个分束器的预定义端口发出。所有干涉损耗都来自组合级中剩余的11个开放分束器端口并终止于水冷转储。从光束组合阶段开始的所有光机械组件均采用水冷方式，以最大限度地减少由于包层和杂散光吸收而导致的对准热漂移。在光束组合阶段结束时，光束直径从3.3 mm直径增加到6.5 mm使用镜面望远镜。最后，光束通过基于最大长度为276毫米和每毫米1740条线的介电光栅传输效率为80%的双通Treacy型压缩器（八倍衍射）。从光栅射出的衍射损失和去偏振光在水冷转储上终止。在压缩器之后，分析转向镜的泄漏并将高功率光束发送到热功率计上。

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