### 1.3千瓦拉曼光纤激光器的关键知识点
#### 一、背景及意义
近年来，随着光纤激光技术的快速发展，高功率光纤激光器已成为研究热点。这些激光器以其高效、稳定、体积小等特点，在工业加工、医疗、科学研究等多个领域展现出巨大的应用潜力。目前，掺镱光纤激光器在1微米波段的输出功率已经能达到20千瓦的近衍射极限，而多模输出功率更是高达100千瓦。此外，2微米波段的掺铥光纤激光器和1.5微米波段的掺铒光纤激光器也实现了1千瓦和0.3千瓦级别的输出功率。
然而，由于稀土离子能级跃迁的限制，这些激光器的输出波长仅能覆盖有限的光谱范围。为了进一步拓宽光纤激光器的应用领域，研究人员开始探索利用受激拉曼散射效应来实现波长的扩展。基于这一原理的拉曼光纤激光器可以有效解决波长覆盖不足的问题，并且已经取得了数百瓦的输出功率记录。
#### 二、关键技术
##### 1. 实验装置设计
实验装置主要包括以下几个部分：
- **种子激光器**：由40瓦的1120纳米光纤激光器与110瓦的1080纳米掺镱光纤振荡器组成，形成双波长种子激光器。
- **掺镱光纤放大器**：采用直径20微米的纤芯和400微米的包层，长度为12米的掺镱光纤作为增益介质。总的抽运功率为1.63千瓦。
- **拉曼转换光纤**：经过放大后的双波长激光再进入70米长的无稀土掺杂石英光纤，完成从1080纳米到1120纳米的高效拉曼转换。
##### 2. 实验结果
- 经过掺镱光纤放大器后，1080纳米激光和1120纳米激光的功率分别为1167瓦和383瓦。
- 在70米的无稀土掺杂石英光纤中进行高效拉曼转换后，最终输出的1120纳米激光最大功率达到1.3千瓦。
- 当输出功率最大时，1120纳米激光占比86%，976纳米二极管抽运源至1120纳米激光的光光转化效率达到70%。
#### 三、技术创新点
- **镱-拉曼集成光纤放大器**：通过集成掺镱光纤放大器和拉曼转换光纤，有效地解决了高功率拉曼光纤激光器功率提升的瓶颈问题。
- **高效拉曼转换**：利用特定长度的无稀土掺杂石英光纤，实现了从1080纳米到1120纳米的高效拉曼转换，显著提高了激光器的输出功率。
- **光光转化效率**：通过优化实验参数，实现了较高的光光转化效率，证明了该系统的实用性和经济性。
#### 四、结论与展望
本研究成功实现了1.3千瓦的1120纳米拉曼光纤激光器输出，不仅在功率上取得了重大突破，而且在光光转化效率方面也有较好的表现。这标志着我国在高功率拉曼光纤激光器的研发上迈出了重要的一步。未来，该技术有望应用于更多领域，如精密测量、材料加工、环境监测等，具有广阔的市场前景和发展空间。同时，为进一步提高激光器的输出功率和效率，还需要继续探索新材料和新工艺，以满足更高级别的应用需求。
