2 kW全光纤激光器的反泵浦方案实验：TMI增强及其阈值提升

本文主要探讨了在高功率光纤激光器中通过反泵浦（counter-pumping）技术提升横向模不稳定性的实验验证。传统的光纤激光器在追求功率提升的同时，常常面临一个关键挑战，即横模不稳定(Total Transverse Mode Instability, TMI)，它会随着光束质量的近乎衍射极限而加剧，限制了激光器的进一步发展。TMI是指在激光器输出功率增大时，由于非线性效应导致激光模式的不稳定性，这可能导致光束质量恶化和输出功率的不可控波动。 研究者们注意到，与传统的共泵浦（co-pumping）方式相比，反泵浦激光器展现出了TMI阈值增强的现象。他们通过建立一个半分析模型对这一现象进行了理论计算，并成功地设计并实验演示了一台2千瓦级的全光纤化反泵浦激光器，令人惊讶的是，在如此高的功率下，并未观察到TMI的迹象。这表明反泵浦方案能够显著提高TMI的阈值，至少提升了50%，这对于功率激光器的设计和优化具有重要的实际意义。 实验结果揭示了反泵浦策略在抑制TMI方面的作用机制：通过调整泵浦光的传输方向和能量分布，能够在一定程度上减缓模式间的相互干涉，从而降低横模转换的可能性。这可能涉及到减少腔内光学结构的非线性效应，如自相位调制和受激拉曼散射，这些通常被认为是引发TMI的关键因素。 此外，研究团队来自多个知名机构，包括中国南方科技大学的发光材料与器件国家重点实验室、中国工程物理研究院激光融合研究中心以及广东省特殊光学纤维材料与器件工程技术研究中心等，他们在激光技术和材料科学领域有着深厚的研究背景。他们的工作不仅提供了实验证据，还为理解和控制光纤激光器的高功率运行提供了新的策略，对于推动光纤激光技术的未来发展具有重要意义。 总结来说，这项研究通过实验证明了反泵浦技术可以作为一种有效的手段来克服高功率光纤激光器中的TMI问题，这将有助于激光器功率的进一步提升，并为未来高性能光纤激光器的设计提供了新的思考方向。