圖1 (a)基于反諧振空芯光纖的氫氣連續(xù)拉曼激光器的實(shí)驗(yàn)裝置;47 m光纖下(b)前向輸出光譜以及(c)前向輸出功率。

近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所先進(jìn)激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心研究團(tuán)隊(duì)基于自主研制的低損耗嵌套型反諧振空芯光纖，國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)1.9 μm氫氣填充光纖激光器的受激拉曼散射(SRS)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出激光線(xiàn)寬小于10 MHz，量子效率大于73%，輸出功率25 W。相關(guān)成果以“25 W continuous-wave fiber gas Raman laser at 1.9 μm wavelength based on low-loss anti-resonant hollow-core fiber ”為題，發(fā)表于Chinese Optics Letters。

氣體受激拉曼散射是實(shí)現(xiàn)激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的有效手段，其波長(zhǎng)可覆蓋紫外至紅外波段。然而傳統(tǒng)的氣體受激拉曼激光器由于激光相互作用長(zhǎng)度的限制，需要采用大功率納秒激光作為泵浦源，激光器線(xiàn)寬壓縮、光斑質(zhì)量和光譜純度提升陷入瓶頸。近年來(lái)飛速發(fā)展的空芯光纖，由于其特殊的光纖結(jié)構(gòu)能夠有效的將激光約束在直徑為微米量級(jí)的中空纖芯內(nèi)并進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，從而極大地增加了激光與氣體的有效作用長(zhǎng)度和相互作用強(qiáng)度，是的低功率連續(xù)光泵浦成為可能。同時(shí)，通過(guò)調(diào)控空芯光纖的傳輸帶還可以抑制不需要的拉曼譜線(xiàn)的產(chǎn)生，提高目標(biāo)拉曼譜線(xiàn)的轉(zhuǎn)化效率，從而推動(dòng)高效、高功率氣體拉曼激光的發(fā)展。

圖2 (a)泵浦激光和(b)前向Stokes激光輸出線(xiàn)寬。

在本工作中，研究團(tuán)隊(duì)采用單程放大的光路設(shè)計(jì)，利用47 m長(zhǎng)反諧振空芯光纖，在填充氫氣氣壓為10 bar的情況下，實(shí)現(xiàn)了25 W的前向1.9 μm Stokes連續(xù)激光輸出，功率轉(zhuǎn)換效率和量子效率分別為40 %和73 %，這是迄今為止所報(bào)道的最高功率。并利用掃描FP干涉儀測(cè)的1.9 μm的輸出激光線(xiàn)寬小于10 MHz。本項(xiàng)工作為中紅外波段、高功率、窄線(xiàn)寬激光的產(chǎn)生提供了新解決思路，為未來(lái)構(gòu)建中紅外波段的單頻氣體光纖激光奠定了基礎(chǔ)。

相關(guān)工作得到上海市青年科技啟明星計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金以及中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目的支持。

審核編輯 黃宇