科学岛团队在高增益光纤固体混合单频Innoslab激光放大技术方面取得研究进展

图 1 光纤固体混合Innoslab放大器示意图

近期，中国科学院合肥物质院安光所张天舒研究员课题组在光纤固体混合单频Innoslab激光放大技术研究方面取得新进展，相关成果发表在国际知名光学领域期刊Optics Express(光学快报)上。

OHₓ自由基检测需308nm波段的单频激光激发，该波段依赖光学参量放大器(OPA)实现高效波长转换。然而 OPA 高性能泵浦源的缺失成为提升检测灵敏度的瓶颈之一。现有泵浦源方案中，单频连续种子源经过脉冲调制后功率衰减、全光纤放大器高峰值功率下易产生非线性效应且损伤阈值较低、传统全固态放大器小信号增益较弱，多级放大架构则存在系统冗余与单级增益不足的问题，均无法更好地满足OPA对泵浦源在紧凑性与高单脉冲能量方面的双重需求。

研究团队采用了光纤固体混合构型结合Innoslab板条放大技术，实现了单频连续激光调制为单频脉冲激光的转变，并输出mJ量级的单频脉冲激光。该技术通过半波片和光纤耦合器，将自研的固体单频连续种子源输出的空间激光耦合进保偏光纤，然后基于光纤调制器将单频连续激光调制为脉冲激光，并注入到两级光纤放大器，光纤激光经过光纤准直器输出的空间激光被注入至Innoslab放大器，从而实现了从连续激光到高峰值功率脉冲激光的转变。实验结果显示，1)Innoslab放大器放大前后水平方向的光束质量基本不变，竖直方向光束质量变优，表明其放大光路设计合理;2)Innoslab放大后输出激光的偏振消光比约30 dB，显示出良好的水平偏振特性;3)Innoslab放大器将单脉冲能量为5 μJ的单频脉冲激光放大至1.8 mJ，单级增益约25 dB，表明其具有良好的增益特性。另外，本研究中Innoslab放大器将nJ量级的单频脉冲激光放大至μJ量级，为固体激光器实现极弱信号放大提供了新思路。

图 2 板条激光晶体三维热效应仿真

研究成果有望成为大气污染和温室气体探测等环境监测仪器设备的核心器件，为大气环境保护和气候变化研究提供有力支持。

赵肖男博士研究生为论文第一作者，张天舒研究员、刘盼助理研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目的资助。

审核编辑 黄宇