高性能新型單頻光纖雷射器的研究

《高性能新型單頻光纖雷射器的研究》是依託天津大學，由史偉擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：高性能新型單頻光纖雷射器的研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：史偉
• 依託單位：天津大學

項目摘要

單頻光纖雷射器具有重要科學及戰略價值，被廣泛套用於高分辨干涉儀、光纖感測和雷射雷達等重大領域中，近年來單頻光纖雷射器的研究主要是圍繞結構設計、調諧技術、線寬壓窄等方面展開，取得了一定成果，但總體停留在單項指標的提高上，整體性能不高，特別是同已開發國家相比，我國在單頻光纖雷射器科學研究和生產技術方面非常薄弱，導致國內相關領域套用的單頻光纖雷射器一直依賴進口。本項目針對現有單頻光纖雷射器的不足提出了新型（新波段和新結構）高性能單頻光纖雷射器的研製方法，結合對特殊光纖的研製、超窄線寬超低噪聲單頻連續光纖雷射器科學問題的探索,獲得整體指標先進的單頻光纖雷射器設計方案和製造方法，同時深入研究高功率連續和高能量脈衝單頻光纖雷射器的科學局限，取得國際領先的高功率和高能量單頻光纖雷射輸出。該項目的成功完成必將推動我國單頻光纖雷射器的研究水平，進而推動相關領域套用和相關器件的研製水平，服務於我國現代化建設中來

結題摘要

高性能單頻光纖雷射器在精密測量、相干雷達、感測、國防等領域有重要戰略需求和套用前景。我國在單頻光纖雷射器結構設計、調諧技術、線寬壓窄等方面取得了一定成果，但整體性能還有待提升，一些關鍵科學技術問題亟待解決。本項目提出了新型（新波段和新結構）高性能單頻光纖雷射器的研製方法，通過對特殊光纖研製以及超窄線寬、超低噪聲實現方法的科學探索，獲得整體指標先進的單頻光纖雷射器；同時，深入研究高功率連續和高能量脈衝單頻光纖雷射器的科學局限，獲得高功率和高能量單頻光纖雷射輸出。 獲得的重要結果和數據包括： (1) 新波段、新結構單頻光纖雷射器研究 採用摻釹、摻鐿、摻鉺和摻銩及鉺/鐿共摻等有源光纖，基於短腔DBR結構、單向環形腔以及可飽和吸收體等新結構，實現了波長930nm、1064nm、1550nm、1.9μm和2μm的單頻光纖雷射輸出，極大拓展了單頻光纖雷射器的波長覆蓋範圍。獲得1064nm單頻光纖雷射器線寬小於1kHz；採用同帶泵浦的2µm全石英光纖單頻雷射器獲得最高120mW的輸出功率；利用SMS器件實現了2004nm的單頻雷射輸出。 (2) 超窄線寬超低噪聲單頻連續光纖雷射器研究 採用SBS技術對2μm雷射線寬進行壓縮，實現了0.93kHz的超窄線寬雷射輸出，線寬壓縮比大於35倍；針對單頻雷射在放大過程中線寬展寬的問題，開展了單頻光纖放大器的線寬演化特性及影響因素研究。 (3) 新型雷射玻璃以及特種光纖的製造與研究 研究預製棒製備工藝和光纖拉制工藝，製備了5wt.% 摻雜濃度的摻鐿矽酸鹽玻璃、光纖以及8wt.% 摻雜濃度的摻銩矽酸鹽玻璃、光纖；基於新型摻鐿磷酸鹽光纖得到脈衝能量為21.2μJ、兆瓦峰值功率的22ps脈衝雷射。 (4) 高功率、高能量單頻脈衝光纖雷射器的研究 理論研究放大器的信號光線寬、脈寬、泵浦結構、光纖參數等對單頻光纖放大器性能的影響；基於主動和被動調Q及NPR鎖模分別搭建了1μm和2μm的脈衝雷射器，提出了基於SMS器件中Kerr效應的被動調Q方法；搭建連續波和脈衝單頻光纖放大器，分別獲得功率為56W的1.5μm單頻連續雷射和脈衝能量為150μJ的脈衝雷射。