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近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部周佳琦研究員團(tuán)隊(duì)，在超快光纖激光稀土拉曼混合放大研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果以“Integrated ultrafast Yb-Raman fiber amplifier based on nonlinear optical gain modulation”為題，發(fā)表在High Power Laser Science and Engineering上。

在傳統(tǒng)的非線性光學(xué)增益調(diào)制系統(tǒng)中，泵浦脈沖能量放大單元和非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換單元是分開的，一方面需要高功率波分復(fù)用器耦合高能泵浦脈沖和單頻連續(xù)激光種子，另一方面高功率工作下有源光纖和無源光纖的熔接也會(huì)對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定性構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)這些問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的超快光纖激光稀土拉曼混合放大器，利用摻鐿光纖同時(shí)提供稀土增益和拉曼增益，可以產(chǎn)生單脈沖能量更高的拉曼脈沖（圖1）。在實(shí)驗(yàn)中，一階拉曼脈沖的單脈沖能量可被放大至~1 μJ，脈寬可壓縮至589 fs，最大拉曼轉(zhuǎn)換效率可達(dá)69.9 %（圖2），并且通過數(shù)值模擬探究了產(chǎn)生10 μJ量級(jí)拉曼脈沖的可能。該研究提供了一種產(chǎn)生微焦量級(jí)拉曼脈沖的方法，在非線性光學(xué)成像和微機(jī)械加工等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

相關(guān)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

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圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

圖2?拉曼脈沖輸出特性

（a）光譜；（b）自相關(guān)曲線；（c）脈沖序列；（d）RF譜