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高功率全光纤窄线宽激光器和超连续谱光源研究

谌鸿伟  
【摘要】:光纤激光相干合成技术和超连续谱光源技术在国防军事、基础科研、生物医学等方面有着强烈而广泛的应用需求,已经成为光纤激光领域的研究热点。本文对高功率全光纤窄线宽激光器、窄线宽多波长光纤激光器和高功率全光纤超连续谱光源进行了相关实验研究。主要工作如下: 1、设计了百瓦级全光纤激光主振荡功率放大(MOPA)方案,利用该方案实现了80W窄线宽光纤激光放大输出,为国内全光纤结构窄线宽激光器最高输出功率。主放大级的斜率效率达到70%,M2小于1.5,从输出功率曲线判断,没有出现受激布里渊散射(SBS)。测量表明该窄线宽光纤激光放大器的相位噪声变化频率小于50Hz,在位相控制的校正范围之内,可用于相干合成。 2、设计并搭建了基于受激布里渊散射效应的4.5W窄线宽双波长光纤激光器,对其光谱特性、功率输出特性、相干性与单波长窄线宽光纤激光器进行了对比研究。搭建了能够输出13个波长的布里渊多波长激光器,并对它实施了主动相位锁定。实验结果表明基于受激布里渊散射效应的窄线宽多波长光纤激光可用于相干合成。这为光纤激光相干合成提供了一种新的可选光源,有望突破SBS对单频光纤激光的功率限制,大幅提升相干合成阵列输出功率。 3、搭建了数瓦量级的全光纤超连续谱光源,对比了不同结构光子晶体光纤(PCF)超连续谱的产生。利用拉锥光子晶体光纤实现了7.28W的超连续谱输出,为目前利用拉锥光子晶体光纤产生的最高功率超连续谱。 4、参与设计了高功率全光纤超连续谱光源方案,实现了35.6W高功率高效率全光纤超连续谱的产生,超连续光谱展宽超过1100nm,被同行审稿专家评价为“同种光源的国际先进水平”,并指出其具有“重要参考价值”。


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