高功率单频掺铒光纤激光技术研究进展.docx

【高功率单频掺铒光纤激光技术研究进展】 掺铒光纤激光器因其波长位于1550nm附近，处于大气传输窗口和人眼安全范围，因此在科研、通信和医疗领域具有广泛应用价值。近年来，受益于光纤集成器件技术的进步，高功率掺铒光纤激光器实现了快速进步，为诸多领域提供了强大光源。而单频光纤激光器，尤其是单频掺铒光纤激光器，由于其窄线宽、低噪声等特性，在相干通信、激光雷达、光谱分析、激光冷却和引力波探测等领域具有重要应用。 单频掺铒光纤激光器的实现主要分为两类：行波腔和驻波腔结构。行波腔通常需要长腔体和窄带滤波器来保证单纵模运转，但结构复杂，易出现模式跳变。相比之下，驻波腔结构简单，模式稳定性好，但腔长限制了增益光纤长度，需要高掺铒浓度的光纤，而高掺铒浓度会导致离子团簇问题，所以常采用多组分光纤来提高掺铒浓度。为了提高输出功率，高功率单频掺铒光纤激光器常常采用主振荡功率放大（MOPA）架构。 在高功率单频光纤放大器中，受激布里渊散射（SBS）是功率提升的主要瓶颈，可通过增大纤芯模场面积、缩短光纤长度、实施温度或应力梯度调控等手段提高SBS阈值。同时，铒镱共掺光纤放大器（EYDFA）中，1μm波段的放大自发辐射（ASE）也限制了功率提升，对此已有多种策略，如非峰值泵浦、共种子泵浦和同带泵浦等技术。 近年来，单频掺铒光纤激光技术在高功率、窄线宽及波长扩展方面取得了显著成果。对于行波腔结构，通过优化设计和使用可饱和吸收体，已实现稳定的单频输出。文献中列举了一系列基于行波腔的单频掺铒光纤激光器研究成果，显示了该领域的发展历程和性能提升。 未来，单频掺铒光纤激光技术将继续向高功率、窄线宽和波长可调谐方向发展，解决SBS限制和ASE问题将是关键技术突破的重点。此外，更高效的泵浦方案、新型光纤材料和更精密的腔体设计将为实现更高功率、更稳定的单频激光输出提供可能。通过深入研究和技术创新，单频掺铒光纤激光器有望在更多领域发挥重要作用，推动光学科学和技术的进一步发展。