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近日,上海光机所冯衍研究员课题组,在脉冲拉曼光纤激光器研究中取得系列进展。
以光纤中受激拉曼散射效应作为增益机制的拉曼光纤激光器,其首要优势是波长灵活性。近年来,拉曼光纤激光器研究发展迅速,波长范围逐步扩大,输出功率可达数千瓦。若能获得高性能的脉冲拉曼光纤激光器,可进一步拓展其应用范围。
连续波泵浦的锁模拉曼光纤激光器效率、稳定性等性能远低于相应的稀土掺杂光纤激光器。作为一种非线性增益的激光器,泵浦激光器由纵模拍频等引起的时域起伏,会直接传递至激光,从而破坏拉曼光纤激光器的稳定性。课题组提出采用时域更为稳定的放大自发辐射源作为泵浦,在1.1mm波段实现了脉宽为1ps的稳定拉曼耗散孤子输出,射频谱信噪比达85dB。
脉冲泵浦是产生超短脉冲拉曼光纤激光的有效手段,但是脉冲泵浦需要实时反馈控制以实现泵浦脉冲与腔内激光脉冲的同步,否则将在拉曼脉冲输出中引入额外的噪声。基于此,课题组研究提出一种自同步泵浦机制。该机制利用光纤中的分布式瑞利散射反馈实现激光腔长与泵浦脉冲间隔的自匹配,实现了皮秒随机分布式反馈拉曼光纤激光输出。利用该脉冲泵浦的光纤激光结构,直接表征了随机分布式反馈,并首次对随机激光与放大自发辐射进行了详细的比较研究。
2004年起,中物院应用电子所选取脉冲体制钠导星技术路线,围绕固体激光腔外、频钠导星等目标启动该项攻关,逐步实现可持续发展技术方案设计及脉冲激光谱线精确控制、高能量激光定标放大、高效率和频等多项突破。该所于2012年在国内首次研制出大于300毫焦耳单脉冲能量钠导星激光器,实现平均功率19瓦、重频50赫兹,在国内首次实现钠导星回光单帧波面的探测与闭环。在此基础上,今年中物院钠导星激光器项目组利用高能量基频激光放大技术、谱线精确闭环控制技术、高效率远场激光和频技术等方面的重要突破,将钠导星激光器平均功率进一步提高至81瓦,该平均功率是当今世界上全固态钠导星激光器的最高水平。
新研制的高性能钠导星激光器具备谱线高精度、高平均功率、高光束质量等特点。在光谱方面,激光器波长与钠原子吸收谱线稳定、精确对准,精度达到0.2皮米;在频域方面,激光谱线宽度达到亚GHz,可谓“不胖不瘦”。此外,由于其采用1064nm、1319nm固体激光和频技术,科研人员还突破了高功率下两台激光器时域与空域同步技术、激光线宽压窄技术、高效率和频技术等多项难点。未来,该研究成果将在天文观测、大气观测、激光大气传输等领域发挥重要作用。

科技日报成都9月12日电记者从日前召开的第20届国际高功率激光系统与应用学术会议上获悉,平均功率达81瓦的当今世界最高水平、最大功率全固态钠导星激光器,已由中国工程物理研究院应用电子学研究所研制成功,未来其可在大型望远镜、激光大气传输等科研领域发挥重要作用。

在天文观测成像中,由观测目标发射的光线在穿越大气层时会发生波前畸变,将导致其成像质量降低,因此大型望远镜往往需要足够亮度的“信标光源”用于探测大气扰动,并进行自适应

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新研制的高性能钠导星激光器具备谱线高精度、高平均功率、高光束质量等特点。在光谱方面,激光器波长与钠原子吸收谱线稳定、精确对准,精度达到0.2皮米;在频域方面,激光谱线宽度达到亚GHz,可谓“不胖不瘦”。此外,由于其采用1064nm、1319nm固体激光和频技术,科研人员还突破了高功率下两台激光器时域与空域同步技术、激光线宽压窄技术、高效率和频技术等多项难点。未来,该研究成果将在天文观测、大气观测、激光大气传输等领域发挥重要作用。责任编辑:忠诚

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