高功率高光束質量光纖激光器在工業(ye) 加工和軍(jun) 事國防等領域有著廣泛的應用。隨著光纖激光器輸出功率的提升，激光器中的模式不穩定效應（TMI）和非線性效應（NLE）成為(wei) 主要的限製因素，其中，對於(yu) 寬譜激光，非線性效應中的受激拉曼散射效應（SRS）最為(wei) 顯著。

為(wei) 實現非線性效應和模式不穩定效應同時有效抑製，新型結構大模場增益光纖成為(wei) 重要的研究課題。錐形光纖具有沿光纖縱向緩慢變化的模場麵積，能夠在保持較好的模式特性的同時，有效提升光纖的非線性效應閾值，具有應用於(yu) 高功率光纖激光的較大潛力。“紡錘形”漸變錐形光纖，能夠較好的匹配合束器、光纖光柵等無源器件，且不顯著降低光纖的TMI閾值，通過合理設計激光器結構，可實現高功率高光束質量激光輸出。

課題組采用單位自研的紡錘形漸變摻鐿光纖結合981 nm波長泵浦源雙向泵浦方案，實現了功率大於(yu) 6 kW的高光束質量（M²<2）寬譜激光輸出。激光器的原理結構示意圖如圖1所示，采用主振蕩功率放大（MOPA）結構，種子激光為(wei) 單級諧振腔光纖激光器，種子功率約為(wei) 100 W，放大級采用雙端泵浦結構，利用(6+1)×1泵浦/信號合束器將多組半導體(ti) 泵浦源（LDs）耦合注入雙包層摻鐿光纖，該摻鐿光纖纖芯和內(nei) 包層為(wei) 紡錘形漸變結構，輸入/輸出端纖芯/內(nei) 包層直徑為(wei) 25/400 μm，光纖中部區域纖芯/內(nei) 包層直徑為(wei) 37.5/600 μm，纖芯數值孔徑為(wei) 0.06，紡錘形漸變摻鐿光纖總長度為(wei) 30 m，光纖在981 nm泵浦的吸收係數約為(wei) 0.8 dB/m，前向/後向泵浦光都能夠被充分吸收。

隨泵浦功率增加，激光器的輸出功率和效率曲線如圖2（a）所示，在前向和後向泵浦功率分別為(wei) 2.42 kW和5.26 kW時，激光器輸出功率達到最大6.02 kW，斜.率效率約為(wei) 78.3%。

不同輸出功率時的輸出激光光譜如圖2（b）所示，激光中心波長為(wei) 1080 nm，功率提升過程中出現明顯的光譜展寬現象，在最高功率時輸出激光光譜3 dB帶寬為(wei) 4.76 nm。

使用光束測量設備（BeamSquared）測試最高輸出功率時的光束質量，結果如圖2（c）所示，x和y方向的M²因子分別為(wei) 1.87和1.85，束腰位置光斑形態如圖2（c）中插圖所示。

實驗中監測輸出激光的時域信號，並未發現模式不穩定效應對應的典型時域信號特征。由於(yu) 紡錘形漸變摻鐿光纖存在一定的製作難度，與(yu) 常規摻鐿光纖產(chan) 品相比一致性相對較差，且與(yu) 無源器件之間存在一定的匹配性差異，導致放大級輸出激光光束質量存在一定的退化。

通過進一步改進光纖製作工藝、優(you) 化光纖結構參數和匹配無源器件等方式，有望實現更高功率、更好的光束質量激光輸出。該研究成果擬發表在《強激光與(yu) 粒子束》2022年第8期，doi: 10.11884/HPLPB202234.220222。

感謝國家自然科學基金項目(61905282, 62005315)對本課題的支持！