采用级联泵浦策略的高功率全光纤化窄线宽MOPA系统用于抑制热致模式不稳定

摘要： 演示了一种全光纤化、窄带宽的主振荡功率放大（MOPA）系统，其输出功率达到创纪录的4千瓦量级，斜率效率为78%。首次在窄带宽MOPA系统中引入串联泵浦策略以抑制热致模式不稳定（TMI）。通过单级相位调制技术简单平衡了受激布里渊散射（SBS）效应。采用不同相位调制信号时，分别实现了336瓦、1.2千瓦和3.94千瓦的SBS限制输出功率，对应90%功率谱宽分别为~0.025纳米、0.17纳米和~0.89纳米。与先前976纳米泵浦系统相比，TMI阈值整体提升至>5倍，其中串联泵浦使TMI阈值提高>3倍。输出激光的光束质量（M2因子）在TMI阈值以下始终保持在1.5以内，而在最大输出功率时受TMI影响最终饱和至1.86。除SBS和TMI外，受激拉曼散射（SRS）效应将成为进一步提升功率的另一挑战。在此高功率MOPA系统中，多种有害效应（SBS、SRS和TMI）将共存并可能相互耦合，这为深入研究和优化高功率窄带宽光纤放大器提供了良好平台。