國防科技大學王澤鋒教授課題組與(yu) 北京工業(ye) 大學王璞教授、汪瀅瑩副教授研究團隊合作，利用一個(ge) 摻銩光纖放大的可調諧2 μm半導體(ti) 激光器泵浦一段充低壓二氧化碳氣體(ti) 的反共振空芯光纖，實現了單程結構百毫瓦級4.3 μm光纖激光輸出，為(wei) 已知報道的連續波光纖激光輸出的最長波長（超連續譜激光除外）。

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中紅外激光（3~5 μm波段）在空間通信、遙感、光電對抗、醫療、大氣監測等眾(zhong) 多領域有重要的應用價(jia) 值，一直以來都是國內(nei) 外關(guan) 注的熱點。目前報道的產(chan) 生中紅外激光的方式主要有氣體(ti) 激光器、固體(ti) 激光器、量子級聯激光器、超連續譜激光器和摻雜稀土離子的光纖激光器。其中，光纖激光器最有希望實現緊湊、穩定、高效的中紅外激光輸出。

傳(chuan) 統的熔石英光纖在2.2 μm以下的近紅外波段有著廣泛的應用，但是其對波長2.2 μm以上的激光具有很強的吸收，損耗急劇增大。要有效產(chan) 生2.5 μm以上的激光，通常采用在中紅外波段具有較低傳(chuan) 輸損耗的氟化物玻璃光纖和硫係玻璃光纖。然而這些軟玻璃光纖的製備工藝還不成熟，目前損耗還比較高。同時，由於(yu) 軟玻璃的熔點較低、熱穩定性差，在高功率輸出方麵受到很大限製。此外，受稀土離子種類的限製，基於(yu) 摻雜光纖的激光輸出波長範圍非常有限，而且難以超過4 μm，目前報道的最長波長為(wei) 3.92 μm。

氣體(ti) 激光器早已被證明是產(chan) 生中紅外激光的有效方式，尤其是近年來被廣泛研究的基於(yu) 空芯光纖的光泵浦氣體(ti) 激光器。相較於(yu) 傳(chuan) 統的氣體(ti) 腔，空芯光纖可以在很長的一段距離上將增益氣體(ti) 和泵浦光束約束在幾微米至幾十微米纖芯區域內(nei) ，極大增強了光與(yu) 氣體(ti) 的相互作用。和摻雜稀土離子光纖激光器相比，空芯光纖氣體(ti) 激光器的增益介質選擇具有更高的靈活性，可以實現更多的激光波長，而且容易產(chan) 生4 μm以上激光輸出。在空芯光纖中，基模邊緣場強比中心最高的場強至少低一個(ge) 數量級以上，同時纖芯模和包層玻璃材料重疊麵積很小甚至可以忽略，因此空芯光纖氣體(ti) 激光器的損傷(shang) 閾值大大增加，而且氣體(ti) 還可以通過某種方式循環散熱，使得光纖氣體(ti) 激光器在高功率輸出方麵具有極大的潛力。此外，由於(yu) 氣體(ti) 的非線性效應很弱，光纖氣體(ti) 激光器在高功率情況下保持窄線寬激光輸出方麵相對實芯摻雜光纖有很大的優(you) 勢。

圖1（a）實驗裝置圖；（b）輸出光譜圖；（c）5 mbar氣壓下4 μm輸出功率隨吸收泵浦功率的變化。

在該項工作中，反共振空芯光纖由北京工業(ye) 大學王璞教授、汪瀅瑩副教授研究團隊設計拉製，國防科技大學王澤鋒教授課題組采用自研的2 μm窄線寬光纖放大器作為(wei) 泵浦源，利用二氧化碳氣體(ti) R(30)吸收線的能級躍遷，得到了4.3 μm波段R(30)和P(32)兩(liang) 條激光譜線輸出，輸出功率為(wei) 82 mW，激光效率約19.3%。實驗裝置和結果如圖1所示

相關(guan) 成果以4.3 μm fiber laser in CO2-filled hollow-core silica fibers為(wei) 題發表於(yu) Optica [6(8)，951-954 (2019)]。論文第一作者為(wei) 國防科技大學碩士研究生崔宇龍，通訊作者為(wei) 國防科技大學王澤鋒教授。該研究得到國家自然科學基金和湖南省自然科學基金傑出青年基金的資助。