多波长随机拉曼光纤激光器:微光纤结谐振器的应用与光谱特性研究
在过去十年中,随机光纤激光器因其简单结构、低成本和独特光学特性成为研究热点。它们在光纤传感、光通信和无斑点成像中应用广泛,成为复杂系统中多学科研究的新平台。基于瑞利散射的随机光纤激光器利用千米级光纤结合受激拉曼散射,成为多波长光纤激光器的有效解决方案,广泛应用于光通信、光学传感和成像等领域。其独特的功率分布使其有可能实现高功率激光器。
常用的多波长发射方法包括受激布里渊散射和梳状滤波器。研究人员开发了多种滤波器,如Lyot滤波器、Sagnac滤波器和光纤布拉格光栅。最近提出了声光可调谐滤波器和光谱可编程空间光调制器,以实现灵活的光谱操作。尽管随机拉曼光纤激光器可以打破稀土掺杂剂的光谱限制,但在1.65μm波段实现的多波长随机拉曼光纤激光很少且大多基于布里渊增益,限制了光谱特性的操纵。
微光纤结谐振器因其高品质因子、良好兼容性和小尺寸备受关注。它具有宽带梳状传输光谱,理论上可以过滤光纤透明窗口中任何波长的光。研究人员采用火焰刷法制备了单模光纤,微光纤直径约为4.8μm,手工打结成直径约2cm的环,安装在电动平移台上进行双向拉伸。微光纤结谐振器的两侧分别连接超连续谱源和光谱分析仪,监测透射谱。
随机拉曼光纤激光器装置采用国产1540nm光纤激光器作为泵浦源,最大泵浦功率为6.8W。该激光器由3dB耦合器和10km单模光纤组成的高反射镜提供拉曼增益和瑞利后向散射反馈。微光纤结谐振器连接到1650nm,对腔内功率较低的后向1650nm拉曼激光进行滤波。输出功率曲线显示,在输出口1处的输出功率较低,输出口2功率正常,最大泵浦功率为6.8W时,输出功率达到3.34W。
不同泵浦功率下的输出光谱特性显示,在2.6W泵浦功率下,观察到混沌放大自发发射,3.1W泵浦功率下演变为稳定多波长发射。进一步增加泵浦功率时,出现另一个钟形包络。激光线的通道间距为0.18nm,与光纤结谐振器的自由光谱范围相同。高泵浦功率下,光子在光纤中经历更长路径,导致红移。输出口2的光谱演变趋势与输出口1相似,但单次光谱存在差异。
研究人员比较了有无微光纤结谐振器的实验结果。微光纤结谐振器引起的附加损耗增加了激光阈值,但在高泵浦功率条件下影响较小。无微光纤结谐振器时,左腔的红移和功率下降更快,泵浦功率为6.8W时,光谱变得粗糙,表明产生了二阶拉曼激光。微光纤结谐振器作为腔内滤波元件,具有增强的非线性,导致了不同寻常的光谱特性。
研究人员提出了一种基于U波段微光纤结谐振腔的多波长随机拉曼光纤激光器,实现了多达40个波长通道。微光纤结谐振器是一种小尺寸全光纤和波长不敏感宽带滤波器,具有可调性好、柔韧性高、结构简单等优点。这种激光设备为实现U波段的柔性多波长铺平了道路,也可以扩展到其他波段的多波长产生。
-
低密度等离子体棱镜压缩器取得突破,突破传统光学限制,赋能超高功率激光技术
激光技术的迅猛发展,持续推动着人类对极端物理现象的探索,而拍瓦级及更高功率的激光装置,更是解开高能物理、相对论光学等领域奥秘的关键工具。然而,传统激光脉冲压缩技术长期受限于光学元件的损伤阈值,成为制约激光功率提升的核心瓶颈。近日,美国密歇根大学、罗切斯特大学等机构的科研人员联合研发出基于低密度等离子体棱镜的新型脉冲压缩器,为突破这一限制带来革命性进展,相关成果发表于《HighPower Laser Scienceand Engineering》。
2025-08-18
-
从光斑到清晰成像,光学系统如何突破"模糊"极限?
当我们透过镜头观察世界时,那些清晰的图像背后,藏着光的衍射与数学模型的复杂博弈。为何遥远的恒星在望远镜中会变成光斑?光学系统如何传递图像的细节?从艾里斑到调制传递函数,这些关键概念正是解开"模糊"谜题的钥匙。
2025-08-18
-
粉末增材制造技术在掺铒石英光纤激光器中的应用研究
在光纤通信、激光加工及生物医疗等关键领域,高性能光纤激光器的需求持续攀升,而增益光纤作为其核心构成部件,其制造工艺直接决定器件的性能水平。传统制造方法虽能生产高质量增益光纤,但存在生产周期冗长、成本高昂及成分调控灵活性不足等显著局限。近期,PawelManiewski等人在《Optica》期刊发表的研究成果,提出了一种基于粉末增材制造的新型制备方案,为高性能增益光纤的研发开辟了全新路径。
2025-08-18
-
偏心仪在透镜及镜片加工中的应用解析
偏心仪在透镜及镜片加工领域中应用广泛,其核心作用在于通过精密检测与校准,确保光学元件的几何中心与光轴保持高度一致性,进而保障光学系统的成像质量与性能稳定性。具体应用如下:
2025-08-15