近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機械研究所研究員毛慶和課題組在單頻光纖激光研究方面取得新進展：基于注入種子技術(shù)和環(huán)形腔方案，設(shè)計研制了一種調(diào)Q光纖激光器，實現(xiàn)了高穩(wěn)定度單縱模激光脈沖輸出，直接輸出調(diào)Q激光脈沖的線寬窄至1.5 MHz，是目前國際上線寬最窄的調(diào)Q光纖激光脈沖，且重復(fù)頻率1~100 kHz、脈寬50~400ns可調(diào)。相關(guān)成果發(fā)表在國際工程類光學(xué)期刊IEEE Photonics Journal(2017, 9(1), 1500607)上。

為獲取這種極窄線寬的脈沖激光，該課題組已進行了多年的努力。首先，設(shè)計與研制了線寬小于10kHz的單縱模低噪聲連續(xù)波光纖激光器，這種激光器的相對強度噪聲和頻率噪聲分別達到-110dB/Hz和45dB Hz2/Hz；進而，設(shè)計與研制了基于空芯光子晶體光纖（HC-PCF）的低壓氣體腔頻率參考，由此實現(xiàn)了對連續(xù)波光纖激光器的穩(wěn)頻，從而解決了注入種子單縱模調(diào)Q光纖激光器的種子激光源問題；在此基礎(chǔ)上，通過消除諸如尾纖型聲光調(diào)制器在種子注入單縱模調(diào)Q激光運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生頻移等多種不利影響，最終以主動強度調(diào)制類Q開關(guān)，獲得了極窄線寬的單縱模調(diào)Q光纖激光脈沖。目前，該課題組又采用光纖放大技術(shù)，已將這種單縱模調(diào)Q脈沖的能量提升至0.2mJ，線寬依然小于2MHz，而對于連續(xù)波光纖激光，功率則提升至10W，線寬依然保持在40kHz以內(nèi)。此外，通過合理設(shè)計散熱系統(tǒng)和泵浦控制模塊，將這種高功率單縱模連續(xù)波和脈沖光纖激光器研制成工程化樣機，已獲得了初步的應(yīng)用。上述這些進展在近年也分別發(fā)表在IEEE Photonics Technology Letters、Applied Optics 等期刊上。

這種單縱模連續(xù)波或脈沖激光光源在物質(zhì)精細結(jié)構(gòu)分析、精密激光光譜學(xué)與高端激光雷達、引力波探測及相干檢測與傳感等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。該項研究工作得到國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）等項目的資助。

單縱模調(diào)Q光纖激光器結(jié)構(gòu)示意圖

調(diào)Q光纖激光脈沖的單縱模特性與線寬

DBR單縱模光纖激光器樣機

高功率單縱模光纖激光器樣機