利用色散和倾斜光纤布拉格光栅抑制千瓦级半导体泵浦光纤放大器的受激拉曼散射

随着近年来光纤激光器在高功率应用领域的快速发展，千瓦级的二极管泵浦光纤放大器已经成为研究的焦点。然而，刺激性拉曼散射（Stimulated Raman Scattering, SRS）一直是限制进一步提升功率的主要瓶颈。本文发表在《高功率激光科学与工程》(HighPower Laser Science and Engineering) 2019年第七卷，第18期，共6页，探讨了通过使用啁啾和倾斜光纤布拉格光栅(Chirped and Tilted Fiber Bragg Gratings, CTFBG)来有效抑制千瓦级二极管泵浦光纤放大器中的SRS现象。 SRS是由于激光光束在光纤中传播时，高能量的泵浦光与低能量的拉曼散射光相互作用产生的，这会导致功率非线性效应，降低激光输出效率并可能引起器件损伤。传统上，提高光纤增益介质的非线性系数、优化光纤结构和使用功率管理技术都是减少SRS的方法，但这些方法可能带来其他挑战，如材料损耗和温度升高。 论文作者们创新地提出了一种基于大模面积纤维(Large Mode Area Fiber, LMA)的CTFBG设计。这种特殊设计的CTFBG具有动态调节频率响应的能力，能够在泵浦光的特定波长范围内减小SRS信号的耦合，从而降低其对放大器性能的影响。通过倾斜光纤布拉格光栅，他们能够调整光子的群速度，进而控制拉曼散射的发生。而通过啁啾，即光谱上的周期性变化，可以分散SRS产生的不同频率成分，防止它们在放大器中积累并引发灾难性后果。 研究结果显示，使用CTFBG在千瓦级的二极管泵浦光纤放大器中显著降低了SRS效应，提高了系统的功率稳定性和效率。这一成果对于推动光纤激光技术向更高功率水平发展具有重要意义，因为高效抑制SRS不仅可以延长设备的使用寿命，还能为未来高强度应用，如工业切割、材料加工和科学研究等领域提供更强大的光源。 本文的研究为解决千瓦级光纤放大器中的SRS问题提供了一个新的策略，展示了啁啾和倾斜光纤布拉格光栅在高功率光纤激光系统中作为有效的功率管理工具的潜力。它不仅为现有光纤激光器的设计和优化提供了新的思路，也为未来的高性能光纤激光技术的发展奠定了基础。