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近日，上海光機(jī)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(jìn)展。
課題組采用放大自發(fā)輻射源作為泵浦，實(shí)現(xiàn)了超穩(wěn)定的鎖模拉曼光纖激光輸出；采用脈沖激光泵浦，實(shí)現(xiàn)了超快隨機(jī)分布式反饋拉曼光纖激光輸出；基于脈沖泵浦窄線寬拉曼光纖放大器，研制成功拉莫爾重頻的589nm脈沖黃光激光器，提高鈉導(dǎo)星亮度。
以光纖中受激拉曼散射效應(yīng)作為增益機(jī)制的拉曼光纖激光器，其首要優(yōu)勢(shì)是波長(zhǎng)靈活性。近年來(lái)，拉曼光纖激光器研究發(fā)展迅速，波長(zhǎng)范圍逐步擴(kuò)大，輸出功率可達(dá)數(shù)千瓦。若能獲得高性能的脈沖拉曼光纖激光器，可進(jìn)一步拓展其應(yīng)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(yuǎn)低于相應(yīng)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(shí)域起伏，會(huì)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(shí)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(shí)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(dá)85dB。該研究成果發(fā)表于［Opt．Lett．42，5162（2017）］。
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(shí)時(shí)反饋控制以實(shí)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。基于此，課題組研究提出一種自同步泵浦機(jī)制。該機(jī)制利用光纖中的分布式瑞利散射反饋實(shí)現(xiàn)激光腔長(zhǎng)與泵浦脈沖間隔的自匹配，實(shí)現(xiàn)了皮秒隨機(jī)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(jī)分布式反饋，并首次對(duì)隨機(jī)激光與放大自發(fā)輻射進(jìn)行了詳細(xì)的比較研究。該研究成果發(fā)表于［Laser Photon．Rev．12， 1700326（2018）］
拉曼光纖激光技術(shù)可用于產(chǎn)生天文自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中需要的589nm鈉導(dǎo)星激光器。為克服地磁場(chǎng)對(duì)鈉導(dǎo)星亮度的影響，需要重頻約250－500kHz（拉莫爾重頻，依賴于當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)強(qiáng)度），占空比約20％的脈沖窄線寬589nm激光。課題組利用脈沖1120nm激光泵浦的窄線寬拉曼光纖放大器，獲得了所需脈沖體制的1178nm激光，經(jīng)過(guò)外腔諧振倍頻，獲得了17W的拉莫爾重頻589nm鈉導(dǎo)星激光，并成功研制了樣機(jī)。該研究成果發(fā)表于［Opt． Lett． 42， 4351－4354 （2017）］。由于該激光器在遠(yuǎn)程磁場(chǎng)探測(cè)上的潛在應(yīng)用，《激光聚焦世界》（Laser Focus World）以“Sodium guide star at Larmor frequency extends geomagnetic studies”為題進(jìn)行了報(bào)導(dǎo)（2018年1月期）。
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