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多模二极管泵浦渐变折射率光纤中的二阶随机激光

DOI：10.1038/s41598-018-35767-9 期刊：Scientific Reports 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 渐变折射率光纤（GIF）中的拉曼激光因能基于拉曼净化效应将高功率多模激光二极管辐射转换为具有光束质量提升的斯托克斯波而备受关注。本文报道了采用915纳米二极管直接泵浦的1.1公里长、100微米芯径GIF中二阶斯托克斯波的级联拉曼产生。在该全光纤方案中，一阶斯托克斯波（950-954纳米）由光纤布拉格光栅（FBG）在GIF两端构成的线性腔产生，其特殊横向结构使光束质量从M2≈30改善至M2≈2.3。二阶斯托克斯波通过瑞利背向散射的随机分布式反馈，在线性腔（双FBG）或半开腔（单FBG）中产生。对比表明随机激光具有更优的光束质量和更高的斜率效率：在最大增益波长996纳米处获得近衍射极限光束（M2≈1.6）及27瓦功率，在失谐波长978纳米处获得17瓦功率。这证明采用FBG的二极管泵浦GIF中二阶随机激光能在拉曼增益光谱范围内实现宽波长域的高效优质光束输出。
作者： Ekaterina A. Evmenova，Alexey G. Kuznetsov，Ilya N. Nemov，Alexey A. Wolf，Alexandr V. Dostovalov，Sergey I. Kablukov，Sergey A. Babin
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究采用915纳米二极管直接泵浦的1.1公里长渐变折射率光纤（GIF，纤芯直径100微米）中二阶斯托克斯级联拉曼光的产生过程，重点关注光束质量提升与转换效率。

研究成果

该研究展示了一种全光纤方案下实现的高功率（27瓦）二阶随机激光，工作波长为996纳米，具有高斜率效率（约70%）和近乎衍射极限的输出光束（M2≈1.6）。多模渐变折射率光纤中的随机激射比传统随机光纤激光器方案更高效，且能提供更优的光束质量。所开发的激光器结合了拉曼转换过程中的光束净化、特殊光纤布拉格光栅实现的低阶横模选择以及瑞利背向散射的影响，为多种应用提供了高亮度激光光源。

研究不足

该研究的局限性在于可用泵浦功率的最大值以及下一阶斯托克斯光产生的阈值。光束质量和效率还取决于光纤布拉格光栅（FBGs）的具体配置和拉曼增益谱特性。

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