近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所上海市全固態(tài)激光器與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高功率光纖激光課題組研制的50 GHz線寬近衍射極限光纖激光器實(shí)現(xiàn)2.5 kW功率突破，為大型高功率光纖激光系統(tǒng)奠定了重要的單元技術(shù)基礎(chǔ)。高亮度窄線寬光纖激光光源在相干通信、激光雷達(dá)、高能粒子加速器、聚變點(diǎn)火和激光冷卻等領(lǐng)域具有重大的研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

研究人員采用自研光纖光柵、高功率合束器、包層光濾除器等核心器件，基于光纖光柵級(jí)聯(lián)濾波、線寬操控、放大級(jí)參數(shù)控制和光纖模式控制等關(guān)鍵技術(shù)，在纖芯20 μm，NA=0.06的光纖中突破了Jena大學(xué)研究組認(rèn)為的<50GHz窄線寬近衍射極限光纖激光的輸出功率的極限，實(shí)現(xiàn)功率2.52 kW、線寬0.18 nm（50 GHz）、中心波長(zhǎng)1064.1 nm的近衍射極限光纖激光輸出。該激光器采用全光纖三級(jí)放大MOPA結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，具有很好的穩(wěn)定性。光束質(zhì)量在2 kW時(shí)測(cè)試為Mx2=1.191，My2=1.186。沒(méi)有觀察到受激布里淵散射、受激拉曼散射和模式不穩(wěn)定等非線性現(xiàn)象，通過(guò)提升泵浦功率水平，激光輸出功率有望進(jìn)一步提升。

該研究成果證明該課題組從光纖激光的核心器件研制到關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)均實(shí)現(xiàn)了重大突破，在窄線寬光纖激光領(lǐng)域具備了線寬精確操控、光纖熱光效應(yīng)管理、非線性效應(yīng)抑制、全光纖化及模塊化工程研發(fā)能力，相關(guān)核心技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，對(duì)我國(guó)窄線寬光纖激光技術(shù)的發(fā)展和實(shí)用化應(yīng)用具有重要意義。

圖1、后向功率隨正向功率的演變趨勢(shì)

圖2、2.5 kW輸出光譜與光束質(zhì)量特性