本国高功率Raman光导纤维激光器商讨获得进展,东

近期,中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心冯衍研究员领衔的课题组,在高功率拉曼光纤激光器研究中取得新进展。提出了一种镱-拉曼集成的光纤放大器结构,有效地解决了拉曼光纤激光器功率提升的主要技术瓶颈问题,在1120nm波长,首次获得580W的单横模线偏振拉曼光纤激光和1.3kW的近单模拉曼光纤激光输出。

近期,中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心研究员冯衍领衔的课题组,在随机拉曼光纤激光器研究中取得新进展。提出了一种超宽调谐的随机拉曼激光器结构,实现了1-1.9µm的连续可调谐的随机拉曼激光输出,最大的输出功率为6.2W,输出波长为1.82µm。

近年来,高功率光纤激光器发展迅速。1μm波段的掺镱光纤激光器,近衍射极限输出功率可达20kW,多横模输出功率可达100kW。尽管如此,稀土掺杂光纤激光器的输出波长,因稀土离子能级跃迁的限制,仅能覆盖有限的光谱范围,限制了其应用领域。基于光纤中受激拉曼散射效应的拉曼光纤激光器是拓展光纤激光器波长范围的有效手段。

2010年,Sergei K. Turitsyn等人报道了一种新型激光器(Nature Photonics 4, 231 - 235 ,其采用标准单模光纤提供拉曼增益,通过其背向瑞利散射提供分布式反馈,产生随机激光输出,并正式提出“随机分布反馈光纤激光器”的概念。相比于传统激光器,随机激光器并没有传统意义的谐振腔,而是利用单模光纤中的瑞利散射效应提供随机分布反馈产生叠加而形成的新型无腔结构的激光器,因此基于随机分布反馈的拉曼光纤激光器具有结构简单、方向性好,输出连续稳定及波长可调谐等特性,在非线性光学、光传感与光通信、生物医学成像、遥感等领域有着广泛的潜在应用前景。

该项研究中,在一般的高功率掺镱光纤放大器中注入两个或多个波长的种子激光,波长间隔对应光纤的拉曼频移量。处于镱离子增益带宽中心的种子激光率先获得放大后,在后续光纤中作为泵浦激光对拉曼斯托克斯激光进行逐级放大。初步的演示实验获得了300 W的1120nm拉曼光纤激光输出;接着采用较大包层的光纤,获得了580W的单横模线偏振拉曼光纤激光和1.3kW的近单模拉曼光纤激光输出。结果发表于《光学快报》(Optics Letters)和《光学快讯》(Optics Express) [Opt. Lett. 39, 1933-1936 ; Opt. Express 22, 18483 ]。鉴于目前高功率掺镱光纤激光器均采用主振放大结构,新提出的光纤放大器结构可用于进一步提升拉曼光纤激光的输出功率。初步的数值计算也表明,该技术方法有望在1~2μm范围内任意波长获得千瓦级激光输出。

该项研究中,研究人员将随机拉曼激光器的可调谐特性同级联特性相结合,通过理论分析和实验研究,利用可调谐掺镱光纤激光器泵浦随机拉曼激光器实现~50nm可调谐的随机激光输出,同时结合级联拉曼技术获得宽波段可调谐的随机激光输出。初步的演示实验采用标准的单模光纤作为拉曼增益光纤,获得了300nm连续可调谐的随机拉曼激光输出(凤凰时时彩平台,Opt. Lett. 41, 215 ,进一步的波长调谐受限于四波混频造成的光谱展宽效应。通过优化拉曼增益光纤的色散,非线性系数以及传输损耗等参数,同时提高可调谐泵浦激光器的输出功率,采用半开放腔的随机拉曼激光器,最终获得了1-1.9µm的连续可调谐的随机拉曼激光输出,最大的输出功率为6.2W,对应的输出波长为1.82µm,该结果发表于《科学报告》(Sci. Rep. 7, 42611 。

本国高功率Raman光导纤维激光器商讨获得进展,东京光学精密机械研商所在宽调谐光导纤维激光器商量方面获取进展。该项研究得到了中国科学院百人计划、国家“863”计划、国家自然科学基金等项目的支持。

该项研究得到了国家自然科学基金项目的支持。

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图1. 超宽调谐随机拉曼激光器的结构示意图

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图2.1-1.9µm连续可调谐的随机拉曼激光输出光谱图

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