1018 nm高功率窄线宽光纤激光器：单模-多模-单模结构

"A high-power narrow-linewidth 1018 nm fiber laser based on a single-mode–few-mode–single-mode structure" 这篇论文介绍了一种基于单模-多模-单模结构的高功率、窄线宽1018纳米光纤激光器。这种激光器在光束质量、输出功率和效率方面表现出色，且具有非常窄的3dB带宽。通过使用一对单模光纤布拉格光栅和一段双包层增益光纤组成的不匹配结构，实现了激光器的高功率和窄线宽特性。 1. 光纤激光器基础： 光纤激光器是一种利用掺杂光纤作为活性介质的激光器，其中Yb（镱）是一种常见的掺杂离子，因为它可以在1微米附近的波长范围内提供高效的激光转换。在这个系统中，Yb被掺杂到光纤的玻璃基质中，当受到泵浦光的激发时，能够实现光放大并产生激光输出。 2. 单模-多模-单模结构： 这种结构的关键在于其组合了单模和多模光纤的优点。单模光纤保证了激光的高质量输出，具有良好的光束质量和高空间模式稳定性。而中间的多模光纤则提供了更大的增益面积，允许更高的功率处理能力。最后，再次使用单模光纤将激光束整形回单模状态，确保输出光束的Gaussian形状。 3. 高功率与效率： 报告中的激光器达到了107.5瓦的输出功率，光学到光学的效率为63%。这意味着大部分泵浦能量被有效地转化为激光输出，这在光纤激光器中是相当高的效率。此外，3dB带宽仅为0.26纳米，表明激光线宽非常窄，这对于需要高精度光谱分析或精密加工的应用尤其重要。 4. 应用前景： 如此高功率且窄线宽的1018纳米光纤激光器可应用于多个领域，包括精密材料加工（如微电子制造和纳米加工）、远程感测、医学成像以及科学研究。其窄线宽特性使得激光在光谱学、激光雷达系统以及高精度的时间和频率标准中成为理想的光源。 5. 结构优势： 使用不匹配结构（即单模-多模-单模）避免了传统的多模光纤激光器可能遇到的模式不稳定性和光束质量下降问题。通过这种方式，可以实现高功率的同时保持光束质量的优良，这是传统设计难以兼得的。 6. 光纤布拉格光栅： 光纤布拉格光栅（FBG）是光纤中的一个特殊组件，它反射特定波长的光，而在其他波长上透射。在这里，它们被用来控制激光器的工作波长，并限制输出激光的线宽。 7. 开放获取出版： 论文链接指向了"HighPowerLaserScienceandEngineering"期刊，这是一份开放获取的科学出版物，意味着该研究的全文可以免费获取，为科研工作者提供了方便的参考和交流平台。 这篇研究展示了如何通过创新的光纤结构设计实现高功率、窄线宽的1018纳米激光输出，这一成果对于推动光纤激光技术的发展和应用具有重要意义。