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32.6 W,1.5 μm 窄线宽保偏单模光纤放大器

2021-11-24张罗俊丁建永

沈 骁,张罗俊,路 桥,丁建永,韦 玮

(1.南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院,江苏南京 210023 2.南京先进激光技术研究院先进全固态激光技术研发中心,江苏南京 210038)

目 前 通 信 产 业 已 经 获 得 飞 速 发 展[1-3], 而1.5 μm的单频窄线宽光纤激光器由于其光束质量好、大气传输衰减低及处于“人眼安全波段”[4]等优势,在空间光通信[5]、卫星遥感[6]和激光雷达[7-8]等领域具有重要应用。在远距离应用场景中,不仅需要较高的激光输出功率,还要求激光具有良好光束质量以利于收集高于噪声功率水平的回光并减小望远镜接收口径。

自 2013 年 Yang 等[9]首次基于 Er3+/Yb3+共掺双包层光纤报道十瓦级1 560 nm窄线宽光纤放大器以来,1.5 μm波段高功率窄线宽光纤放大器受到广泛关注和研究[10-13]。已有研究表明,在高功率窄线宽Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器中,提升激光功率的关键限制性因素为镱离子(Yb3+)的自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)极易引起的自激振荡和受激布里渊散射效应(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)[14]。 Yb3+强自发辐射的问题可以通过增益光纤设计制造[15]、调整相互作用抽运光波长[16]和辅助 1.0 μm 信号光注入技术[17]进行抑制。2016年,Creeden等[18]通过实验证实了SBS效应成为限制功率进一步提高的主要因素,特别是对于高光束质量要求的应用场景下,单模光纤具有较高的非线性系数。

目前常规单模光纤输出1.5 μm窄线宽光纤激光功率最高可达50 W,为了抑制SBS,采用的是同带1 480 nm抽运光来提高光⁃光转化效率,从而允许采用仅2 m长的增益光纤便可实现50 W的激光输出[19]。然而,高功率1 480 nm激光的获取需要由1 064 nm光纤激光器两级拉曼频移获得,综合能量转化效率仍较低,导致对于系统的结构和散热要求高,因此,9XX nm半导体泵浦的方案在工程应用中具有优势。……

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