近日，中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部周佳琦研究员团队在超快光纤激光稀土拉曼混合放大领域取得了显著的进展。此次研究成功开发了一种新型的超快光纤激光稀土拉曼混合放大器，不仅提高了脉冲能量，还实现了脉宽的大幅压缩。这一成果以“Integrated ultrafast Yb-Raman fiber amplifier based on nonlinear optical gain modulation”为题发表于High Power Laser Science and Engineering期刊上。
背景介绍：超快光纤激光技术
随着科技的发展，超快光纤激光技术因其高效、紧凑和高稳定性的特点，在科学研究、工业制造以及医疗等多个领域得到了广泛应用。然而，传统的非线性光学增益调制系统中存在着泵浦脉冲能量放大单元和非线性光学频率转换单元分离的问题，这不仅需要使用高功率波分复用器来耦合高能泵浦脉冲和单频连续激光种子，而且在高功率工作条件下有源光纤和无源光纤的熔接也会对系统的长期稳定性构成威胁。
技术创新点
针对上述问题，上海光机所的研究团队提出了一个创新解决方案——利用掺镱光纤同时提供稀土增益和拉曼增益。这种设计使得整个系统更加紧凑且稳定，避免了传统系统中因不同组件间连接导致的不稳定性问题。实验结果表明，该混合放大器能够产生单脉冲能量更高的拉曼脉冲，一阶拉曼脉冲的单脉冲能量可被放大至约1 μJ，脉宽可压缩至589 fs，最大拉曼转换效率高达69.9%。
潜在应用及未来展望
此次研究提供的方法可以用于生成微焦量级的拉曼脉冲，这对于非线性光学成像和微机械加工等领域具有重要的应用价值。例如，在医学影像学中，更高能量的拉曼脉冲可以提高成像分辨率；在材料加工方面，更短的脉宽意味着更强的瞬时功率，有助于实现更精细的切割和雕刻效果。
此外，研究团队还通过数值模拟探讨了产生10 μJ量级拉曼脉冲的可能性，这为进一步提升超快光纤激光器的性能奠定了理论基础。相关工作获得了国家重点研发计划、中国科学院青年创新促进会、国家自然科学基金等项目的资助和支持。
目前来看，上海光机所在超快光纤激光稀土拉曼混合放大方面的突破，不仅标志着我国在这一领域的科研水平达到了新的高度，同时也为后续的技术发展提供了新的思路和方向。随着这项技术的不断成熟和完善，我们有理由相信它将在更多领域发挥重要作用，并推动相关行业的进步与发展。
