近期，中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部周佳琦研究员团队，在超快光纤激光稀土拉曼混合放大研究方面取得进展。相关成果以“Integrated ultrafast Yb-Raman fiber amplifier based on nonlinear optical gain modulation”为题，发表在High Power Laser Science and Engineering上。

在传统的非线性光学增益调制系统中，泵浦脉冲能量放大单元和非线性光学频率转换单元是分开的，一方面需要高功率波分复用器耦合高能泵浦脉冲和单频连续激光种子，另一方面高功率工作下有源光纤和无源光纤的熔接也会对系统长期稳定性构成风险。

针对这些问题，研究团队开发了一种新型的超快光纤激光稀土拉曼混合放大器，利用掺镱光纤同时提供稀土增益和拉曼增益，可以产生单脉冲能量更高的拉曼脉冲（图1）。在实验中，一阶拉曼脉冲的单脉冲能量可被放大至~1 μJ，脉宽可压缩至589 fs，最大拉曼转换效率可达69.9 %（图2），并且通过数值模拟探究了产生10 μJ量级拉曼脉冲的可能。该研究提供了一种产生微焦量级拉曼脉冲的方法，在非线性光学成像和微机械加工等领域具有潜在的应用价值。

相关工作得到了国家重点研发计划、中国科学院青年创新促进会、国家自然科学基金等项目的支持。

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图1 实验装置示意图

图2 拉曼脉冲输出特性

（a）光谱；（b）自相关曲线；（c）脉冲序列；（d）RF谱