近期,中國科學院上海光學精密機械研究所先進激光與(yu) 光電功能材料部特種玻璃與(yu) 光纖研究中心研究團隊基於(yu) 自主研製的低損耗嵌套型反諧振空芯光纖,國際上首次實現1.9 μm氫氣填充光纖激光器的受激拉曼散射(SRS)連續運轉,輸出激光線寬小於(yu) 10 MHz,量子效率大於(yu) 73%,輸出功率25 W。
氣體(ti) 受激拉曼散射是實現激光波長轉換的有效手段,其波長可覆蓋紫外至紅外波段。然而傳(chuan) 統的氣體(ti) 受激拉曼激光器由於(yu) 激光相互作用長度的限製,需要采用大功率納秒激光作為(wei) 泵浦源,激光器線寬壓縮、光斑質量和光譜純度提升陷入瓶頸。 近年來飛速發展的空芯光纖,由於(yu) 其特殊的光纖結構能夠有效的將激光約束在直徑為(wei) 微米量級的中空纖芯內(nei) 並進行長距離傳(chuan) 輸,從(cong) 而極大地增加了激光與(yu) 氣體(ti) 的有效作用長度和相互作用強度,使得低功率連續光泵浦成為(wei) 可能。同時,通過調控空芯光纖的傳(chuan) 輸帶還可以抑製不需要的拉曼譜線的產(chan) 生,提高目標拉曼譜線的轉化效率,從(cong) 而推動高效、高功率氣體(ti) 拉曼激光的發展。 圖1 (a)基於(yu) 反諧振空芯光纖的氫氣連續拉曼激光器的實驗裝置;47 m光纖下(b)前向輸出光譜以及(c)前向輸出功率。 研究團隊采用單程放大的光路設計,利用47 m長反諧振空芯光纖,在填充氫氣氣壓為(wei) 10 bar的情況下,實現了25 W的前向1.9 μm Stokes連續激光輸出,功率轉換效率和量子效率分別為(wei) 40%和73%,這是迄今為(wei) 止所報道的最高功率。並利用掃描FP幹涉儀(yi) 測的1.9 μm的輸出激光線寬小於(yu) 10 MHz。該研究成果為(wei) 中紅外波段、高功率、窄線寬激光的產(chan) 生提供了新解決(jue) 思路,為(wei) 未來構建中紅外波段的單頻氣體(ti) 光纖激光奠定了基礎。 圖2 (a)泵浦激光和(b)前向Stokes激光輸出線寬。
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