近期，中科院上海光機所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部周佳琦研究員團隊，在超快光纖激光稀土拉曼混合放大研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果以“Integrated ultrafast Yb-Raman fiber amplifier based on nonlinear optical gain modulation”為題，發(fā)表在High Power Laser Science and Engineering上。

在傳統(tǒng)的非線性光學(xué)增益調(diào)制系統(tǒng)中，泵浦脈沖能量放大單元和非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換單元是分開的，一方面需要高功率波分復(fù)用器耦合高能泵浦脈沖和單頻連續(xù)激光種子，另一方面高功率工作下有源光纖和無源光纖的熔接也會對系統(tǒng)長期穩(wěn)定性構(gòu)成風(fēng)險。

針對這些問題，研究團隊開發(fā)了一種新型的超快光纖激光稀土拉曼混合放大器，利用摻鐿光纖同時提供稀土增益和拉曼增益，可以產(chǎn)生單脈沖能量更高的拉曼脈沖（圖1）。在實驗中，一階拉曼脈沖的單脈沖能量可被放大至~1 μJ，脈寬可壓縮至589 fs，最大拉曼轉(zhuǎn)換效率可達(dá)69.9 %（圖2），并且通過數(shù)值模擬探究了產(chǎn)生10 μJ量級拉曼脈沖的可能。該研究提供了一種產(chǎn)生微焦量級拉曼脈沖的方法，在非線性光學(xué)成像和微機械加工等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。

圖1.實驗裝置示意圖

圖2.拉曼脈沖輸出特性（a）光譜；（b）自相關(guān)曲線；（c）脈沖序列；（d）RF譜

相關(guān)工作得到了國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、國家自然科學(xué)基金等項目的支持。

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1017/hpl.2025.38