近期，中國科學院上海光學精密機械研究所先進激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心研究團隊基于自主研制的低損耗嵌套型反諧振空芯光纖，國際上首次實現(xiàn)1.9 μm氫氣填充光纖激光器的受激拉曼散射（SRS）連續(xù)運轉(zhuǎn)，輸出激光線寬小于10 MHz，量子效率大于73%，輸出功率25 W。
氣體受激拉曼散射是實現(xiàn)激光波長轉(zhuǎn)換的有效手段，其波長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度的限制，需要采用大功率納秒激光作為泵浦源，激光器線寬壓縮、光斑質(zhì)量和光譜純度提升陷入瓶頸。 近年來飛速發(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的中空纖芯內(nèi)并進行長距離傳輸，從而極大地增加了激光與氣體的有效作用長度和相互作用強度，使得低功率連續(xù)光泵浦成為可能。同時，通過調(diào)控空芯光纖的傳輸帶還可以抑制不需要的拉曼譜線的產(chǎn)生，提高目標拉曼譜線的轉(zhuǎn)化效率，從而推動高效、高功率氣體拉曼激光的發(fā)展。 圖1 （a）基于反諧振空芯光纖的氫氣連續(xù)拉曼激光器的實驗裝置；47 m光纖下（b）前向輸出光譜以及（c）前向輸出功率。 研究團隊采用單程放大的光路設(shè)計，利用47 m長反諧振空芯光纖，在填充氫氣氣壓為10 bar的情況下，實現(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%，這是迄今為止所報道的最高功率。并利用掃描FP干涉儀測的1.9 μm的輸出激光線寬小于10 MHz。該研究成果為中紅外波段、高功率、窄線寬激光的產(chǎn)生提供了新解決思路，為未來構(gòu)建中紅外波段的單頻氣體光纖激光奠定了基礎(chǔ)。 圖2 （a）泵浦激光和（b）前向Stokes激光輸出線寬。
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