近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率光纖激光技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在單頻拉曼光纖放大器領(lǐng)域取得新進(jìn)展。探索放大的自發(fā)輻射（ASE）源同向泵浦單頻拉曼放大器的輸出特性，揭示了低噪聲的ASE源能夠在同向泵浦單頻拉曼放大器時(shí)不展寬信號(hào)光線寬。該研究提供了一種同向泵浦單頻拉曼放大器的新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在Optics Express（《光學(xué)快報(bào)》）上。
特殊波長(zhǎng)的高功率單頻光纖激光在天文與地球物理、量子信息技術(shù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。拉曼放大器技術(shù)是獲得特殊波長(zhǎng)高功率激光的有效手段。拉曼放大器通常采用反向泵浦方式，但這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率提升受限于受激布里淵散射（SBS）和相關(guān)高功率器件。而正向泵浦方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠有效提高SBS閾值，但正向泵浦方式中，泵浦激光的噪聲特性容易傳遞至信號(hào)光，造成信號(hào)光的線寬展寬。
為此，研究人員提出了低噪聲ASE源正向泵浦單頻拉曼放大器的方式。實(shí)驗(yàn)中，中心波長(zhǎng)在1065nm的ASE種子源經(jīng)過(guò)三級(jí)放大器后獲得20W功率輸出，通過(guò)波分復(fù)用器與1122nm單頻激光耦合進(jìn)110米拉曼光纖中，獲得了瓦級(jí)的功率輸出。詳細(xì)測(cè)試了放大的ASE源的噪聲特性，發(fā)現(xiàn)半高全寬為10nm相對(duì)3nm的ASE源具有更低的噪聲。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)10nm的ASE源在放大1122nm單頻激光源時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)線寬保持特性，但信號(hào)光的相對(duì)強(qiáng)度噪聲明顯提升，這與正向拉曼放大器的放大倍率密切相關(guān)。若進(jìn)一步優(yōu)化ASE源的光譜寬度、噪聲特性以及功率，有望實(shí)現(xiàn)更低噪聲更高功率的單頻激光放大。
該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
圖一 ASE源同向泵浦單頻拉曼光纖放大器裝置圖
圖二 10nm光譜寬度的 ASE 源同向泵浦RFA的輸出光譜
圖三 10nm ASE源放大1122nm不同功率下相對(duì)強(qiáng)度噪聲
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