二波混频高功率单频窄线宽光纤激光器.PDFVIP

第３２卷　第２期 发　光　学　报 Ｖｏｌ３２ Ｎｏ２ ２０１１年２月 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ Ｆｅｂ．，２０１１ 文章编号：１０００７０３２（２０１１）０２０１５９０５ 二波混频高功率单频窄线宽光纤激光器 代志勇，张晓霞，彭增寿，李剑峰，欧中华，刘永智 （电子科技大学 光电信息学院光电传感与信息处理重点实验室，四川 成都　６１００５４） 摘要：设计并制造了一种基于二波混频的高功率单频窄线宽光纤激光器。激光器采用长线形腔结构，以 ３＋ ３＋ Ｅｒ／Ｙｂ 双包层光纤作为增益介质，利用输出信号光分束反馈注入，与腔内振荡激光混频干涉，形成分布的 增益光栅与折射率光栅共同作用选模，获得稳定的１５５０．６３ｎｍ单频高功率激光输出。在９７５ｎｍ多模激光 二极管（ＬＤ）抽运下，激光器抽运阈值光功率为３５６ｍＷ。当抽运光功率为３．１Ｗ时，激光器输出信号光功率 为６５３．７ｍＷ，对应的光光转换效率为２１．１％，斜率效率为２４．６％，信噪比大于５０ｄＢ。用延时自外差方法测 量激光器输出的３ｄＢ光谱线宽为５．０ｋＨｚ。 关　键　词：激光光学；光纤激光器；二波混频；单频；窄线宽 中图分类号：ＴＮ２５３　　　ＰＡＣＳ：４２．５５．Ｗｄ　　　ＰＡＣＣ：４２５５Ｎ　　　文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３７８８／ｆｇｘ０１５９ 干涉，在光纤中形成分布的增益光栅或光致折射 １　引　　言 率光栅。这种分布光栅具有窄带滤波效应，能消 高功率单频窄线宽光纤激光器在密集波分复 除多纵模振荡并抑制跳模，从而获得稳定的单频 用系统、相干激光雷达、分布式光纤传感器以及微 激光输出。例如，在腔内插入可饱和吸收体，利用 ［１４］ 增益饱和形成的增益光栅选模和抑制跳模，获得 波光子等诸多领域有重要应用 。窄线宽光纤 ［１］ 激光器可采用线形或环形谐振腔结构。长线形腔 单频激光输出 ；或通过腔外注入光与腔内激光 易因驻波效应在增益介质中形成空间烧孔，而导 混频干涉，形成增益光栅和折射率光栅选模，获得 致多纵模振荡，使输出光谱线宽加宽；但随着谐振 ［９］ 单频激光输出 。布里渊增益谱线宽压缩则利 腔长变短，纵模间隔将加大，使用短线形腔结构能 用窄线宽激光在光纤中激发的窄带布里渊增益谱 获得单频激光输出［５］。行波环形腔能有效地消 对输入激光进行线宽压缩，获得更窄的光谱线宽 ［１０］ 除空间烧孔，避免多模振荡，容易获得单频激光输 输出 。尽管超短线形腔能获得稳定的单频激 ［６］ 出 ；但长的环形腔却容易受环境因素（如温度、 光输出，但过短的增益光纤却不利于获得高功率 振动）的影响而产生跳模。因此，无论是线形腔 激光输出，同时也难以在腔内插入偏振控制等光 还是环形腔均需消除多纵模振荡，抑制跳模，才能 学元件。为获得更高功率激光输出则需要增加增 获得稳定的单频窄线宽激光输出，目前主要有腔 益光纤长度和提高抽运功率。文献［１１］采用行 ３＋ 形结构设计、非线性二波混频、布里渊增益谱线宽