全光纤化被动调Q光纤激光器及超连续谱的产生

摘要

激光器的全光纤化是近年来激光器的一个重要研究方向，全光纤化激光器由于结构简单、环境影响小等优点，在光纤传感、光谱学、工业加工等领域都有着重要的应用。本文以掺Yb增益光纤和Bi/Cr共掺石英光纤为实验基础，研究了包括全光纤化可饱和吸收调Q技术、基于SBS快速被动调Q技术、超连续谱产生技术在内的新型光纤激光器技术。
　　 采用12cm长度的Bi/Cr石英光纤为可饱和吸收体，研制了基于光纤化可饱和吸收体(FSA)的被动调Q掺Yb光纤激光器，在5.6W泵浦功率下，获得了2.7W的调Q脉冲输出。脉冲宽度约为500ns，重复频率为50kHz。
　　 通过在15m长度的Yb增益光纤和一对光纤光栅对组成的线性谐振腔内直接熔接一段Bi/Cr共掺石英光纤，在975nm的半导体激光器连续泵浦下，实现了高重频的高峰值功率亚纳秒短脉冲激光输出。本文对受激布里渊散射效应快速调Q作用进行了阐述。实验结果表明，输出激光的重复频率与吸收的泵浦光功率成线性关系；脉冲激光峰值功率超过30kW；在吸收泵浦功率为8.2W时，光纤激光器获得了重复频率最高为50.2 kHz、平均功率为2W的亚纳秒脉冲激光输出。在此基础上，采用MOPA结构对600mW的激光种子进行了放大，功率放大至4W。
　　 采用结构极为简单的腔内非线性转换结构，以Bi/Cr共掺石英光纤为非线性转换介质，通过光纤中受激布里渊散射、受激拉曼散射、四波混频等各种非线性机制等共同作用，获得了光谱范围覆盖1060nm到2200nm，在1100nm至2000nm内光谱平坦度优于5dB的超连续谱。最后分析了实验相关的物理机理以及Bi/Cr石英光纤长度、泵浦功率对输出光谱的影响。