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超强激光科学卓越创新简报

(第二百五十五期)

2022年3月9日

上海光机所在通过级联非线性增益调制产生飞秒脉冲方面取得新进展

　　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研究团队利用1064 nm的皮秒脉冲作为泵浦，通过级联非线性增益调制获得了1178 nm的飞秒脉冲，光光转化效率高达65%。这项工作证明了级联非线性增益调制技术是获得波长灵活飞秒脉冲的有效手段。结果发表在Optics Express《光学快报》上。

　　该研究团队之前提出了非线性增益调制的方法，用于获得位于1120 nm特殊波段的高相干拉曼飞秒脉冲。但是为了能够获得稀土离子外任意波段的脉冲以满足更多场合的应用，级联非线性增益调制过程是必要的。最近，该研究团队验证级联非线性增益调制的可行性，获得高质量的1178nm脉冲输出，并且仍保留了结构简单可靠，级联转换效率高，输出脉冲能量高等优势。

　　目前，获得拉曼超短脉冲的手段主要有锁模拉曼激光器、主动同步泵浦拉曼激光器和随机分布反馈式拉曼激光器。与上述方法相比，级联非线性增益调制具有结构简单可靠，级联转换效率高，输出脉冲能量高等优势。

　　在实验演示中， 1121 nm和1178 nm的单频连续激光与1064 nm皮秒脉冲泵浦激光通过波分复用器及耦合器一同耦合进入一段拉曼增益光纤。二阶级联转换过程在一段3.7 m长的商用PM980光纤完成。在泵浦脉冲能量为117 nJ的情况下，二阶1178 nm拉曼脉冲输出能量达76 nJ，压缩后脉冲宽度达621 fs，光光转换效率高达65%。

　　通过基于广义非线性薛定谔方程的数值仿真，进一步揭示了系统中泵浦和拉曼脉冲的时域与频域演化机制。仿真显示，通过合理设计拉曼光纤长度、泵浦脉冲能量和脉宽，并抑制泵浦与各级拉曼脉冲由光纤色散引起的走离效应，该方法能够产生更高转换效率及更窄脉冲宽度的拉曼脉冲。

　　相关工作得到了国家自然科学基金的支持。

　　原文链接

图1 (a) 级联非线性增益调制结构示意图。

图2 (a) 光谱和 (b) 一阶、二阶斯托克斯光功率随泵浦功率的变化； (c) 脉冲序列; (d) 射频频谱; (e) 压缩前和 (f) 压缩后二阶拉曼脉冲自相关曲线。

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