上海光機所高功率拉曼光纖激光器研究取得進(jìn)展

　　近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所空間激光信息技術(shù)研究中心馮衍研究員領(lǐng)銜的課題組，在高功率拉曼光纖激光器研究中取得新進(jìn)展。提出了一種鐿-拉曼集成的光纖放大器結構，有效地解決了拉曼光纖激光器功率提升的主要技術(shù)瓶頸問(wèn)題，在1120nm波長(cháng)，首次獲得580W的單橫模線(xiàn)偏振拉曼光纖激光和1.3kW的近單模拉曼光纖激光輸出。

　　近年來(lái)，高功率光纖激光器發(fā)展迅速。1μm波段的摻鐿光纖激光器，近衍射極限輸出功率可達20kW，多橫模輸出功率可達100kW。盡管如此，稀土摻雜光纖激光器的輸出波長(cháng)，因稀土離子能級躍遷的限制，僅能覆蓋有限的光譜范圍，限制了其應用領(lǐng)域?；诠饫w中受激拉曼散射效應的拉曼光纖激光器是拓展光纖激光器波長(cháng)范圍的有效手段。

　　該項研究中，在一般的高功率摻鐿光纖放大器中注入兩個(gè)或多個(gè)波長(cháng)的種子激光，波長(cháng)間隔對應光纖的拉曼頻移量。處于鐿離子增益帶寬中心的種子激光率先獲得放大后，在后續光纖中作為泵浦激光對拉曼斯托克斯激光進(jìn)行逐級放大。初步的演示實(shí)驗獲得了300W的1120nm拉曼光纖激光輸出;接著(zhù)采用較大包層(400μm)的光纖，獲得了580W的單橫模線(xiàn)偏振拉曼光纖激光和1.3kW的近單模拉曼光纖激光輸出。結果發(fā)表于《光學(xué)快報》(Optics Letters)和《光學(xué)快訊》(Optics Express)[Opt.Lett.39,1933-1936(2014);Opt.Express22,18483(2014)]。鑒于目前高功率摻鐿光纖激光器均采用主振放大結構，新提出的光纖放大器結構可用于進(jìn)一步提升拉曼光纖激光的輸出功率。初步的數值計算也表明，該技術(shù)方法有望在1～2μm范圍內任意波長(cháng)獲得千瓦級激光輸出。

　　該項研究得到了中國科學(xué)院百人計劃、國家“863”計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的支持。