空间多点泵浦对光纤放大器 SBS效应抑制的研究

赵海川 陶蒙蒙， 王振宝， 朱永祥， 陈绍武， 闫 燕， 叶锡生

(1. 西北核技术研究所, 西安 710024; 2. 激光与物质相互作用国家重点实验室， 西安 710024; 3. 上海光学精密机械研究所， 上海 201800)

光纤激光器具有光束质量好、体积小、效率高和热管理方便等优点，近年来越来越多地被应用到工业加工、科研和国防工业等领域[1]。其中，窄线宽线偏激光在激光雷达、频率转换和相干合成等领域有着重要的应用前景[2-5]。主振荡功率放大(MOPA)结构的全光纤激光器具有结构紧凑和工作稳定的优点，是窄线宽线偏光纤激光向高功率方向发展的一种有效方案。但受限于光纤中受激布里渊散射(SBS)效应，商业化的掺镱窄线宽线偏光纤激光器最大输出功率小于百瓦[6-8]。因此，如何有效抑制放大级SBS效应是提升窄线宽线偏光纤激光功率水平的关键因素。目前，抑制光纤中SBS效应的方法主要有4种：1)增大纤芯直径，降低功率密度[9-10]；2)设计特殊掺杂光纤，降低光场和声场的重叠度[11-12]；3)使用温度或应力等方法展宽SBS增益谱[13]；4)对信号光进行谱线操控实现多单频放大[14]。上述方法各有优缺点，一些想法和设计也仅停留在实验室阶段。

泵浦系统是激光放大器的必要构成部分之一，得益于泵浦技术的发展，光纤激光器的输出功率水平近年来实现了大跨越。泵浦方式、泵浦功率决定增益光纤中反转粒子数的数量和空间分布，从而影响放大器的输出功率和效率[15]。基于此，本文提出一种新的抑制光纤放大器中SBS效应的方法——空间多点泵浦法，并进行了理论分析和数值模拟。……