中科院上海光機所光纖激光器研究獲進展

　　近日，上海光機所馮衍研究員課題組，在脈沖拉曼光纖激光器研究中取得系列進展。

　　以光纖中受激拉曼散射效應作為增益機制的拉曼光纖激光器，其首要優(yōu)勢是波長靈活性。近年來，拉曼光纖激光器研究發(fā)展迅速，波長范圍逐步擴大，輸出功率可達數(shù)千瓦。若能獲得高性能的脈沖拉曼光纖激光器，可進一步拓展其應用范圍。

　　連續(xù)波泵浦的鎖模拉曼光纖激光器效率、穩(wěn)定性等性能遠低于相應的稀土摻雜光纖激光器。作為一種非線性增益的激光器，泵浦激光器由縱模拍頻等引起的時域起伏，會直接傳遞至激光，從而破壞拉曼光纖激光器的穩(wěn)定性。課題組提出采用時域更為穩(wěn)定的放大自發(fā)輻射源作為泵浦，在1.1mm波段實現(xiàn)了脈寬為1ps的穩(wěn)定拉曼耗散孤子輸出，射頻譜信噪比達85dB。

　　脈沖泵浦是產(chǎn)生超短脈沖拉曼光纖激光的有效手段，但是脈沖泵浦需要實時反饋控制以實現(xiàn)泵浦脈沖與腔內(nèi)激光脈沖的同步，否則將在拉曼脈沖輸出中引入額外的噪聲?；诖?，課題組研究提出一種自同步泵浦機制。該機制利用光纖中的分布式瑞利散射反饋實現(xiàn)激光腔長與泵浦脈沖間隔的自匹配，實現(xiàn)了皮秒隨機分布式反饋拉曼光纖激光輸出。利用該脈沖泵浦的光纖激光結(jié)構(gòu)，直接表征了隨機分布式反饋，并首次對隨機激光與放大自發(fā)輻射進行了詳細的比較研究。

　　2004年起，中物院應用電子所選取脈沖體制鈉導星技術(shù)路線，圍繞固體激光腔外、頻鈉導星等目標啟動該項攻關(guān)，逐步實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)方案設(shè)計及脈沖激光譜線精確控制、高能量激光定標放大、高效率和頻等多項突破。該所于2012年在國內(nèi)首次研制出大于300毫焦耳單脈沖能量鈉導星激光器，實現(xiàn)平均功率19瓦、重頻50赫茲，在國內(nèi)首次實現(xiàn)鈉導星回光單幀波面的探測與閉環(huán)。在此基礎(chǔ)上，今年中物院鈉導星激光器項目組利用高能量基頻激光放大技術(shù)、譜線精確閉環(huán)控制技術(shù)、高效率遠場激光和頻技術(shù)等方面的重要突破，將鈉導星激光器平均功率進一步提高至81瓦，該平均功率是當今世界上全固態(tài)鈉導星激光器的最高水平。

　　新研制的高性能鈉導星激光器具備譜線高精度、高平均功率、高光束質(zhì)量等特點。在光譜方面，激光器波長與鈉原子吸收譜線穩(wěn)定、精確對準，精度達到0.2皮米;在頻域方面，激光譜線寬度達到亞GHz，可謂“不胖不瘦”。此外，由于其采用1064nm、1319nm固體激光和頻技術(shù)，科研人員還突破了高功率下兩臺激光器時域與空域同步技術(shù)、激光線寬壓窄技術(shù)、高效率和頻技術(shù)等多項難點。未來，該研究成果將在天文觀測、大氣觀測、激光大氣傳輸?shù)阮I(lǐng)域發(fā)揮重要作用。