上海光机所在单频种子注入的超快拉曼光纤放大器光谱相干性优化方面取得进展

近期，中科院上海光机所空天激光技术与系统部周佳琦研究员团队，在单频种子注入的超快拉曼光纤放大器光谱相干性优化方面取得进展。相关成果以“Pulse spectral coherence optimization in single frequency laser seeded ultrafast Raman fiber amplifier”为题，发表在Optics & Laser Technology上。

单频激光注入的超快拉曼光纤放大器利用非线性光学增益调制机制，无需谐振腔即可产生波长灵活、重频连续可调的高功率超快脉冲，在气体探测、光学遥感、生物成像等领域具有重要应用前景。然而，输出拉曼脉冲的光谱相干性易受放大自发拉曼辐射（ASRE）、单频激光种子源的功率及线宽等因素的影响。本研究通过系统数值模拟研究，为高相干、高稳定超快拉曼脉冲的产生提供了优化设计依据。

图1.单频激光注入的超快拉曼光纤放大器示意图

图1展示了单频激光注入的超快拉曼光纤放大器的典型结构示意图。泵浦脉冲首先经过一段单模光纤（SMF1），在此过程中产生ASRE，并引起泵浦脉冲的预消耗；随后与单频连续激光种子源一同进入第二段单模光纤（SMF2），通过非线性增益调制机制产生超快拉曼脉冲。图2展示了不同初始ASRE能量下输出拉曼脉冲的光谱相干性对比。此外，研究团队还系统分析了泵浦预消耗、单频激光种子源的功率和线宽对输出拉曼脉冲光谱相干性的影响。该研究揭示了单频激光注入的超快拉曼放大器中影响光谱相干性的关键因素，提出了通过优化单频激光功率、抑制预积累ASRE来提升相干性和稳定性的设计思路，为发展高功率、高相干、波长灵活的超快拉曼激光源提供了重要理论指导。

图2.不同初始ASRE能量下的光谱相干性演化。仿真结果表明：随着ASRE增强，拉曼脉冲的相干性随之恶化。

该项工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金的支持。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399226004937