近期，中科院安徽光機所毛慶和研究員課題組在單頻光纖激光研究方面取得重要進展：基于注入種子技術和環(huán)形腔方案，設計研制了一種調(diào)Q光纖激光器，實現(xiàn)了高穩(wěn)定度單縱模激光脈沖輸出，直接輸出調(diào)Q激光脈沖的線寬窄至1.5 MHz，是目前國際上線寬最窄的調(diào)Q光纖激光脈沖，且重復頻率1~100 kHz、脈寬50~400ns可調(diào)。相關成果發(fā)表在國際著名工程類光學期刊IEEE Photonics Journal上(2017, 9(1), 1500607)。
為獲取這種極窄線寬的脈沖激光，該課題組已進行了多年的努力。首先，設計與研制了線寬小于10 kHz的單縱模低噪聲連續(xù)波光纖激光器，這種激光器的相對強度噪聲和頻率噪聲分別達到-110dB/Hz和45dB Hz2/Hz；進而，設計與研制了基于空芯光子晶體光纖（HC-PCF）的低壓氣體腔頻率參考，由此實現(xiàn)了對連續(xù)波光纖激光器的穩(wěn)頻，從而解決了注入種子單縱模調(diào)Q 光纖激光器的種子激光源問題；在此基礎上，通過消除諸如尾纖型聲光調(diào)制器在種子注入單縱模調(diào)Q激光運轉中產(chǎn)生頻移等多種不利影響，最終以主動強度調(diào)制類Q開關，獲得了極窄線寬的單縱模調(diào)Q光纖激光脈沖。目前，該課題組又采用光纖放大技術，已將這種單縱模調(diào)Q脈沖的能量提升至0.2mJ，線寬依然小于2MHz，而對于連續(xù)波光纖激光，功率則提升至10W，線寬依然保持在40kHz以內(nèi)。此外，通過合理設計散熱系統(tǒng)和泵浦控制模塊，將這種高功率單縱模連續(xù)波和脈沖光纖激光器研制成工程化樣機，已獲得了初步的應用。上述這些進展在近年也分別發(fā)表在IEEE Photonics Technology Letters、Applied Optics等期刊上。
單縱模調(diào)Q光纖激光器結構示意圖
調(diào)Q光纖激光脈沖的單縱模特性與線寬
這種單縱模連續(xù)波或脈沖激光光源在物質精細結構分析、精密激光光譜學與高端激光雷達、引力波探測及相干檢測與傳感等領域具有廣闊的應用前景。該項研究工作得到國家高技術研究發(fā)展計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）等項目的資助。
DBR單縱模光纖激光器樣機
高功率單縱模光纖激光器樣機
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