梁慧生,闫明鉴,郑云瀚,高俊峰,李永龙,李方欣,张晓宇,韩志刚

(南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210001)

1 引 言

光纤激光器具有结构简单、散热效果好、转换效率高、光束质量高等优点[1-3],受到人们的普遍关注。随着高功率光纤激光器的发展,光纤激光器中的非线性效应愈发严重。在宽谱高功率光纤激光器中,受激拉曼散射(SRS)被认为是阈值最低的影响激光功率增大的非线性效应。光纤激光器中SRS效应会导致信号激光的部分功率转移给拉曼散射光,使得信号激光的功率下降,从而限制光纤激光器输出光功率的进一步提升。为了抑制SRS,高功率光纤激光器系统中通常采用大模场光纤,这样可以有效降低光纤纤芯的功率密度。但是,大模场光纤允许多个模式传输,这会导致光纤激光器中模式不稳定效应(MI)最先发生,限制近单模光纤激光器的功率提升。自从2010年发现光纤激光器中模式不稳定效应以来,各国研究人员对模式不稳定效应进行了大量实验和理论研究,一般认为模式不稳定由模式干涉导致的热致折射率光栅造成,可以通过减小量子亏损,增加增益饱和等手段来抑制热致模式不稳定[4-10]。

通常研究认为受激拉曼散射和模式不稳定是光纤激光器中两种独立的非线性效应,但是最近的研究表明受激拉曼散射和模式不稳定之间存在一定的关联[11-12]。2017年,伊朗科学技术大学的研究人员在大功率掺镱光纤放大器实验中发现在SRS开始时,发生了MI[13],并观察到光束质量的退化。……