《面向DIAL套用的單頻光纖雷射的穩頻與放大技術》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由馮素娟擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向DIAL套用的單頻光纖雷射的穩頻與放大技術
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馮素娟
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬利用光纖雷射器在近紅外波段的豐富波長資源，發展滿足DIAL大氣分子探測要求的新型雷射系統，以解決制約DIAL技術發展光源瓶頸問題。通過研究HC-PCF吸收池的氣體飽和吸收特性及其影響因素，提出能改善穩頻精度的HC-PCF最佳化設計參數，解決全光纖型低壓HC-PCF氣體腔的研製技術問題，實現對單頻光纖雷射器的高精度穩頻；通過抑制SBS效應對單頻高功率光纖放大器輸出功率的影響，解決低占空比單頻脈衝光纖放大過程中的波形失真與噪聲積累問題，構建滿足DIAL系統套用要求的光纖型MOPA雷射光源系統。通過本項研究，將為新型實用化DIAL光纖雷射光源系統的發展奠定理論與技術基礎，具有極其重要的科學意義和實用價值。
結題摘要
光纖雷射器和半導體雷射器體積小、重量輕、近紅外波段波長資源豐富，並且，稀土摻雜光纖放大器不僅頻寬寬、散熱性能好，而且輸出雷射光斑小、亮度高、光束質量好。但是卻存在著輸出功率低，單頻運轉時頻率漂移量大等缺點，並且當採用傳統氣體吸收池進行單頻雷射穩頻時存在系統過於龐大等缺點，單頻雷射放大過程中出現非線性和ASE噪聲積累等問題。本項目中提出利用全光纖型HC-PCF低壓氣體腔構建小型化雷射穩頻系統，並通過最佳化放大器結構方案，進行增益合理分配和採用ASE濾波器等方式抑制單頻雷射放大過程中的非線性效應，提高信噪比，降低噪聲積累等。 理論研究了HC-PCF吸收池的吸收特性及其影響因素，提出能改善穩頻精度的HC-PCF最佳化設計參數，通過理論研究HC-PCF低壓氣體填充與泄漏過程的動力學行為，掌握了HC-PCF內部氣壓分布及其演變控制技術，成功研製了基於HC-PCF的全光纖型低壓氣體腔，並進而構建了基於HC-PCF吸收池雷射穩頻實驗系統，穩頻系統中HC-PCF低壓氣體腔內填充CO2氣體分子，腔壓為50 mbar，將單頻雷射頻率穩定在CO2氣體吸收線上，穩頻精度達50MHz；通過理論研究高功率光纖放大器的輸出特性及其影響因素，提出高功率單頻光纖雷射器放大最佳化設計方案，通過種子注入調Q方案，獲得了重頻80kHz線寬約1.5MHz的窄線寬脈衝雷射輸出，並採用級聯放大方案，實驗研究了其高功率放大特性，實驗結果表明，當採用級聯放大方案時，可獲得信噪比約65dB的放大雷射脈衝輸出，且保持良好的單縱模特性，並且，實驗還發現，放大器輸出雷射線寬與種子雷射線寬相比展寬較少，通過最佳化光纖摻雜濃度、結構參數和長度，可提高非線性效應的閾值，抑制了SBS，通過ASE濾波器可降低了ASE噪聲的積累，最終我們構建了光纖型MOPA單頻雷射光源系統，並初步進行了SO2氣體濃度檢測套用研究實驗。通過本項研究，將為新型實用化DIAL光纖雷射光源系統的發展奠定理論與技術基礎。
