摻鐿脈沖光纖放大器3國內(nèi)研究進展

國內(nèi)對高峰值功率摻鐿光纖激光器也進行了全面的研究。2011 年，Yu-Hao Xue 等人在 Chinese Physics Letters 上報道了關于高功率被動鎖相四路摻鐿光纖放大器的研究結(jié)果，經(jīng)多級放大，光纖陣列的最大相干輸出功率為 1062W，通過主振蕩功率放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和被動相位系統(tǒng)的帶寬調(diào)整，可以獲得高功率、高光束質(zhì)量輸出。

北京工業(yè)大學與天津大學基于石墨烯可飽和吸收體一同研究了被動鎖模、被動調(diào)Q 的摻鐿光纖激光器。實驗中，研究小組分別采用環(huán)形腔和線形腔進行研究。當采用環(huán)形腔結(jié)構(gòu)，抽運功率為 2.3W 時，激光輸出功率為 170mW，單脈沖能量為 163nJ；當采用線形腔時，利用石墨烯被動調(diào) Q，輸出激光平均功率為 12mW，單脈沖能量為46nJ。

2012 年，國防科技大學光電科學與工程學院，采用主振蕩放大技術(shù)，成功實現(xiàn)了主振蕩器輸出功率為 12W，放大器抽運功率為 747W 時，獲得了 525W 高功率放大激光輸出，且光-光轉(zhuǎn)換效率 70%。

2013 年，深圳大學對高功率全光纖摻鐿皮秒光纖激光器進行了研究，輸出中心波長為 1063.7nm，脈寬為 10.2ps，重復頻率為 281.7MHz，平均功率為 7.14mW 的脈沖激光。

同年，北京郵電大學張志強從理論和實驗上對高功率摻鐿光纖激光器進行了全面研究。采用主振蕩功率放大方式，測得了 915nm 和 976nm 泵浦激光器的平均功率和激光斜率效率。

北京工業(yè)大學對高重頻高峰值功率亞納秒摻鐿光纖激光進行了研究，獲得重頻為400kHz，脈寬為 960ps，中心波長為 1064.5nm，激光輸出功率為 100mW 的激光脈沖，此時單脈沖能量為 22μJ，峰值功率為 23kW。

2014 年，北京理工大學基于雙包層調(diào) Q 光纖激光器的速率方程，搭建了全光纖化高功率線偏振摻鐿脈沖光纖激光器，得到了泵浦功率為 38.4W 時，激光重復頻率為40kHz，脈沖寬度為 30ns，輸出功率為 29.8W 的偏振激光，其激光光束質(zhì)量因子可達1.32。

另外，國防科學技術(shù)大學的宋銳等人基于線形腔，對半導體可飽和吸收鏡被動鎖模皮秒脈沖摻鐿光纖激光器進行研究，獲得了半導體可飽和吸收鏡(SESAM)的物理參量對鎖模脈沖特性的影響，以及 SESAM 的非飽和損耗對激光平均功率的影響。同年，深圳大學對氧化石墨烯被動鎖模摻鐿光纖激光器多脈沖現(xiàn)象進行了實驗研究，實驗獲得了矩形脈沖諧波鎖模、耗散孤子諧波鎖模、準諧波鎖模，利用 2nm 的窄帶濾波器對增益帶寬進行限制，同時誘導多脈沖現(xiàn)象的產(chǎn)生。

中國科學院上海光學精密機械研究所在光纖激光器的輸出功率上有了新的突破，2013 年，研究了 1.5kW 近單模全光纖激光器，在改進光纖熔接技術(shù)的前提下，使抽運光功率達到 1.16kW，其斜率效率為 87.3%，中心波長為 1080nm；2014 年，該研究小組研制了 1μm 波段的摻鐿光纖激光器，其衍射極限輸出功率為 20kW，多橫模輸出功率可達 100kW。

摻雜光纖就是將微量稀土元素摻入光纖的石英玻璃基質(zhì)中形成的具有特殊性能的光纖，其中稀土元素可將被動傳輸光纖轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂行盘柗糯筇匦缘闹鲃庸饫w，且摻稀土光纖特性都隨著摻雜稀土元素的濃度、種類、性質(zhì)的變化而變化。隨著人們對稀土摻雜光纖激光器研究的不斷深入，使其迅速進入了實用化階段。稀土摻雜光纖激光器以其信號串擾小、損耗低以及易于耦合等優(yōu)點，在很多領域都得到了廣泛的應用，例如：光纖通信領域、光纖傳感、工業(yè)加工、醫(yī)療和國防等領域。隨著光纖耦合技術(shù)、稀土摻雜光纖技術(shù)、單模低損耗光纖技術(shù)的不斷提高，光纖激光器已在大功率激光器技術(shù)中有了突破性的進展。在國內(nèi)外的高功率激光技術(shù)領域中，高峰值功率雙包層光纖激光器受到了研究人員的廣泛重視。

在激光器研究領域中，人們把注意力集中在輸出波長為 1μm 的激光上，隨著準三能級高功率光纖激光器的不斷發(fā)展，使得這種近紅外波段的激光輸出成為可能。對于摻鐿光纖激光器而言，由于鐿離子的能級結(jié)構(gòu)簡單，在泵浦光以及信號光波長下，存在多重激發(fā)態(tài)吸收，光轉(zhuǎn)換效率高，大的能級間隔消除了非輻射弛豫時間以及濃度猝滅等，因此摻鐿光纖激光器在很多領域都得到了廣泛的應用。