近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員毛慶和課題組在單頻光纖激光研究方面取得新進(jìn)展：基于注入種子技術(shù)和環(huán)形腔方案，設(shè)計(jì)研制了一種調(diào)Q光纖激光器，實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定度單縱模激光脈沖輸出，直接輸出調(diào)Q激光脈沖的線寬窄至1.5 MHz，是目前國際上線寬最窄的調(diào)Q光纖激光脈沖，且重復(fù)頻率1~100 kHz、脈寬50~400ns可調(diào)。相關(guān)成果發(fā)表在國際工程類光學(xué)期刊IEEE Photonics Journal(2017, 9(1), 1500607)上。

為獲取這種極窄線寬的脈沖激光，該課題組已進(jìn)行了多年的努力。首先，設(shè)計(jì)與研制了線寬小于10kHz的單縱模低噪聲連續(xù)波光纖激光器，這種激光器的相對(duì)強(qiáng)度噪聲和頻率噪聲分別達(dá)到-110dB/Hz和45dB Hz2/Hz；進(jìn)而，設(shè)計(jì)與研制了基于空芯光子晶體光纖（HC-PCF）的低壓氣體腔頻率參考，由此實(shí)現(xiàn)了對(duì)連續(xù)波光纖激光器的穩(wěn)頻，從而解決了注入種子單縱模調(diào)Q光纖激光器的種子激光源問題；在此基礎(chǔ)上，通過消除諸如尾纖型聲光調(diào)制器在種子注入單縱模調(diào)Q激光運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生頻移等多種不利影響，最終以主動(dòng)強(qiáng)度調(diào)制類Q開關(guān)，獲得了極窄線寬的單縱模調(diào)Q光纖激光脈沖。目前，該課題組又采用光纖放大技術(shù)，已將這種單縱模調(diào)Q脈沖的能量提升至0.2mJ，線寬依然小于2MHz，而對(duì)于連續(xù)波光纖激光，功率則提升至10W，線寬依然保持在40kHz以內(nèi)。此外，通過合理設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)和泵浦控制模塊，將這種高功率單縱模連續(xù)波和脈沖光纖激光器研制成工程化樣機(jī)，已獲得了初步的應(yīng)用。上述這些進(jìn)展在近年也分別發(fā)表在IEEE Photonics Technology Letters、Applied Optics 等期刊上。

這種單縱模連續(xù)波或脈沖激光光源在物質(zhì)精細(xì)結(jié)構(gòu)分析、精密激光光譜學(xué)與高端激光雷達(dá)、引力波探測(cè)及相干檢測(cè)與傳感等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。該項(xiàng)研究工作得到國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）等項(xiàng)目的資助。

單縱模調(diào)Q光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖

調(diào)Q光纖激光脈沖的單縱模特性與線寬

DBR單縱模光纖激光器樣機(jī)

高功率單縱模光纖激光器樣機(jī)