近日，上海光機所上海市全固態(tài)激光器與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室高功率光纖激光課題組研制的50 GHz線寬近衍射極限光纖激光器實現(xiàn)2.5kW功率突破，為大型高功率光纖激光系統(tǒng)奠定了重要的單元技術(shù)基礎(chǔ)。高亮度窄線寬光纖激光光源在相干通信、激光雷達、高能粒子加速器、聚變點火和激光冷卻等領(lǐng)域具有重大的研究價值和廣闊的應(yīng)用前景。
研究人員采用自研光纖光柵、高功率合束器、包層光濾除器等核心器件，基于光纖光柵級聯(lián)濾波、線寬操控、放大級參數(shù)控制和光纖模式控制等關(guān)鍵技術(shù)，在纖芯20μm，NA=0.06的光纖中突破了Jena大學研究組認為的<50GHz窄線寬近衍射極限光纖激光的輸出功率的極限，實現(xiàn)功率2.52kW，線寬0.18 nm（50 GHz），中心波長1064.1nm的近衍射極限光纖激光輸出。該激光器采用全光纖三級放大MOPA結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，具有很好的穩(wěn)定性。光束質(zhì)量在2kW時測試為Mx2=1.191，My2=1.186。沒有觀察到受激布里淵散射、受激拉曼散射和模式不穩(wěn)定等非線性現(xiàn)象，通過提升泵浦功率水平，激光輸出功率有望進一步提升。
該研究成果證明該課題組從光纖激光的核心器件研制到關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)均實現(xiàn)了重大突破，在窄線寬光纖激光領(lǐng)域具備了線寬精確操控、光纖熱光效應(yīng)管理、非線性效應(yīng)抑制、全光纖化及模塊化工程研發(fā)能力，相關(guān)核心技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，對我國窄線寬光纖激光技術(shù)的發(fā)展和實用化應(yīng)用具有重要意義。
圖1 后向功率隨正向功率的演變趨勢
圖2 2.5 kW輸出光譜與光束質(zhì)量特性
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