超强激光科学卓越创新简报

(第二百五十四期)

2022年3月9日

上海光机所在单频激光非线性光谱操控方面取得进展

　　近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室在单频激光非线性光谱操控方面取得进展。研究团队利用倍频过程中伴生的相位加倍效应，将相位调制展宽的激光在倍频后恢复为单频，从而绕过单频激光光纤放大时面临的受激布里渊散射难题。相关成果发表在Optics Letters《光学快报》上。

　　高功率单频激光在量子信息、激光遥感等领域有重要应用需求。光纤放大器是获得高功率连续波单频激光的主要手段，但是光纤中的受激布里渊散射效应限制了单频放大器的输出功率。相位调制展宽是种灵活的受激布里渊散射抑制技术，作为一种高度可控的手段，广泛应用于高功率窄线宽光纤激光放大器。但是放大器输出不再是单频激光，不能满足众多应用的需求。

　　研究团队提出了一种巧妙的将相位调制展宽后的激光恢复为单频激光的方法。对单频激光施加深度为π的阶跃型相位调制，激光光谱展宽，从而抑制放大器中受激布里渊散射；倍频后，调制深度变为2π，也即相位调制被消除，激光恢复为单频。实验中，采用矩形和常用的PRBS型相位调制进行了验证。这种方法可以获得单频的倍频激光，而可见或紫外的倍频激光正是很多高端应用所需要的光源。

　　该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目的支持。

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图1 原理示意图。

图2 方波相位调制下的光谱演变图。a)为模拟结果，上栏为基频光在不同调制深度下的光谱，下栏是对应的倍频光光谱；b)为相应的实验结果。