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中科院上海光機所光纖激光器研究獲進展

時間:2018-05-16 點擊數:3482

【儀器交易網 專題報道】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,其要是波長靈活性。近年來,拉曼光纖激光器研究發展迅速,波長范圍逐步擴大,輸出功率可達數千瓦。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。

連續波泵浦的鎖模拉曼光纖激光器效率、穩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定性。課題組提出采用時域更為穩定的放大自發輻射源作為泵浦,在1.1mm波段實現了脈寬為1ps的穩定拉曼耗散孤子輸出,射頻譜信噪比達85dB。

脈沖泵浦是產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泵浦脈沖與腔內激光脈沖的同步,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激光腔長與泵浦脈沖間隔的自匹配,實現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構,直接表征了隨機分布式反饋,并次對隨機激光與放大自發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路線,圍繞固體激光腔外、頻鈉導星等目標啟動該項攻關,逐步實現可持續發展技術方案設計及脈沖激光譜線控制、高能量激光定標放大、率和頻等多項突破。該所于2012年在次研制出大于300毫焦耳單脈沖能量鈉導星激光器,實現平均功率19瓦、重頻50赫茲,在次實現鈉導星回光單幀波面的探測與閉環。在此基礎上,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、譜線閉環控制技術、率遠場激光和頻技術等方面的重要突破,將鈉導星激光器平均功率進一步提高至81瓦,該平均功率是當今上全固態鈉導星激光器的zui高水平。

新研制的高性能鈉導星激光器具備譜線、高平均功率、高光束質量等特點。在光譜方面,激光器波長與鈉原子吸收譜線穩定、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,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、激光線寬壓窄技術、率和頻技術等多項難點。未來,該研究成果將在天文觀測、大氣觀測、激光大氣傳輸等領域發揮重要作用。


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