圖?1?光纖固體混合Innoslab放大器示意圖

近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所張?zhí)焓嫜芯繂T課題組在光纖固體混合單頻Innoslab激光放大技術(shù)研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際知名光學(xué)領(lǐng)域期刊Optics Express(光學(xué)快報(bào))上。

OH?自由基檢測(cè)需308nm波段的單頻激光激發(fā)，該波段依賴光學(xué)參量放大器(OPA)實(shí)現(xiàn)高效波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。然而 OPA 高性能泵浦源的缺失成為提升檢測(cè)靈敏度的瓶頸之一。現(xiàn)有泵浦源方案中，單頻連續(xù)種子源經(jīng)過(guò)脈沖調(diào)制后功率衰減、全光纖放大器高峰值功率下易產(chǎn)生非線性效應(yīng)且損傷閾值較低、傳統(tǒng)全固態(tài)放大器小信號(hào)增益較弱，多級(jí)放大架構(gòu)則存在系統(tǒng)冗余與單級(jí)增益不足的問(wèn)題，均無(wú)法更好地滿足OPA對(duì)泵浦源在緊湊性與高單脈沖能量方面的雙重需求。

研究團(tuán)隊(duì)采用了光纖固體混合構(gòu)型結(jié)合Innoslab板條放大技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了單頻連續(xù)激光調(diào)制為單頻脈沖激光的轉(zhuǎn)變，并輸出mJ量級(jí)的單頻脈沖激光。該技術(shù)通過(guò)半波片和光纖耦合器，將自研的固體單頻連續(xù)種子源輸出的空間激光耦合進(jìn)保偏光纖，然后基于光纖調(diào)制器將單頻連續(xù)激光調(diào)制為脈沖激光，并注入到兩級(jí)光纖放大器，光纖激光經(jīng)過(guò)光纖準(zhǔn)直器輸出的空間激光被注入至Innoslab放大器，從而實(shí)現(xiàn)了從連續(xù)激光到高峰值功率脈沖激光的轉(zhuǎn)變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，1)Innoslab放大器放大前后水平方向的光束質(zhì)量基本不變，豎直方向光束質(zhì)量變優(yōu)，表明其放大光路設(shè)計(jì)合理;2)Innoslab放大后輸出激光的偏振消光比約30 dB，顯示出良好的水平偏振特性;3)Innoslab放大器將單脈沖能量為5 μJ的單頻脈沖激光放大至1.8 mJ，單級(jí)增益約25 dB，表明其具有良好的增益特性。另外，本研究中Innoslab放大器將nJ量級(jí)的單頻脈沖激光放大至μJ量級(jí)，為固體激光器實(shí)現(xiàn)極弱信號(hào)放大提供了新思路。

圖 2 板條激光晶體三維熱效應(yīng)仿真

研究成果有望成為大氣污染和溫室氣體探測(cè)等環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的核心器件，為大氣環(huán)境保護(hù)和氣候變化研究提供有力支持。

趙肖男博士研究生為論文第一作者，張?zhí)焓嫜芯繂T、劉盼助理研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的資助。

審核編輯 黃宇