新概念“　拉曼光纖激光器”

 拉曼光纖激光器已經能夠達到幾百瓦的功率水平。然而在拉曼光纖中，波分複用(WDM)組件通常對泵浦[半導體(ti) 泵浦激光器的類別]和種子激光進行合束，從(cong) 而使該組件成為(wei) 實現更高功率的瓶頸。同樣地，用於(yu) 泵浦1178nm拉曼光纖放大器(倍頻至589nm，用於(yu) 自適應光學望遠鏡在上層大氣中產(chan) 生鈉導星)的1120nm鐿(Yb)光纖激光器，也深受放大自發輻射(ASE)和1060nm處寄生激光的影響，嚴(yan) 重限製了1120nm光纖激光器的輸出。

為(wei) 了解決(jue) 這些問題，並創建高功率1120nm光纖激光源，中國科學院上海光機所(SIOM)的研究人員已經開發出了一種集成的摻鐿拉曼光纖放大器(YRFA)架構，解決(jue) 了拉曼光纖激光器和/或長波長摻鐿光纖激光器的功率提升問題。[1]放大器采用一段摻鐿光纖、其後跟隨一段拉曼增益光纖的結構，兩(liang) 段光纖均采用雙波長激光器作為(wei) 種子源，以避免寄生激光和對波分複用組件的需求。

多波長種子源

YRFA包含一段4m長的摻鐿增益光纖，以及用作拉曼轉換器的一段20m長的摻鍺(Ge)光纖，種子源為(wei) 1120nm的摻鐿光纖激光器，同時也包含1070nm的光。該雙波長發射器(1120nm和1070nm波長的功率水平可調)通過一個(ge) (6+1)×1的市售保偏合束器與(yu) 六個(ge) 976nm的激光二極管進行合束，隨後直接與(yu) 放大光纖熔接。

合束器後的泵浦功率為(wei) 390W(976nm);976nm二極管泵浦摻鐿光纖段，以放大1070nm的光。在YRFA的輸出端，上海光機所自主研發的包層模消除器去除殘餘(yu) 的976nm泵浦光，輸出光纖的8°切割角抑製了寄生振蕩。 [國內(nei) 光纖激光器研究進展史]

對隻摻鐿的光纖放大器的模擬表明：隻采用1120nm的種子激光，產(chan) 生的前向和背向ASE僅(jin) 分別比1120nm激光輸出低31dB和22dB。然而，當種子激光器的輸出調整為(wei) 功率為(wei) 38W的1120nm激光和2W的1070nm激光時，ASE被抑製到比信號低55dB和42dB的水平，這表明多波長種子激光能夠有效地抑製ASE。

在該集成的放大器裝置中，鐿光纖段基本上是作為(wei) 摻鍺光纖段的輸入。對於(yu) 38W/2W(1120nm/1070nm)的雙波長種子光，1070nm和1120nm的激光輸入均在第一根2.7m的摻鐿光纖中放大。之後，1070nm的信號達到最大值，並開始通過拉曼轉換為(wei) 1120nm。這種拉曼頻移沿摻鍺光纖的長度方向持續，在輸出端，信號光接近99%的1120nm光。在實驗中，1120nm的光達到301W的功率水平，僅(jin) 受限於(yu) 泵浦功率。初始1120nm種子激光的線寬為(wei) 1.6nm，由於(yu) 光纖段內(nei) 縱向模式的四波混頻，在經過完全放大後線寬展寬到3.3nm。

目前，摻鐿光纖激光器可以產(chan) 生千瓦甚至數十千瓦的衍射極限輸出，通常使用主振蕩器功率放大器架構。通過利用雙波長激光器取代主振蕩器，以及在功率放大器的末端增加拉曼光纖段，YRFA實現了完整的架構;研究人員認為(wei) 實現高於(yu) 千瓦級的拉曼光纖激光器是可能的。

“事實上，我們(men) 最近已經獲得了波長為(wei) 1120nm的千瓦級拉曼光纖激光器，”上海光機所的激光技術研究員馮(feng) 衍說道，“我們(men) 提出的激光器結構允許進一步提升拉曼光纖激光器的功率，並且由於(yu) 拉曼光纖激光器的波長多樣性，其幾乎具備在1~2μm的任何波長處輸出高功率激光的能力。” 

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