4-45 MOPA DPL系统中的光纤相位共轭技术

唐 淳 高清松 庞 毓 卓有福 周 涛

　　基于SBS原理的相位共轭技术作为一种显著改善激光光束质量的重要手段而广泛应用于主振荡器－放大器(MOPA)系统中。在已知的各种SBS介质中，多模光纤由于具有较长的作用长度和较高的能量密度，使SBS产生的阈值显著降低并具有较高的保真度，而且具有液体和气体介质无法比拟的方便性、无毒和无环境危害性等优点。然而，目前报道的高重复频率光纤相位共轭技术研究大都是在声光调Q获得的较宽激光脉宽（100~200ns）条件下进行的，对于激光脉宽10~30ns的DPL，较长的光纤声子寿命（约3.6ns）制约了SBS反射率的提高。

　　从光纤的光场和声场耦合方程出发，数值计算了光纤相位共轭反射率与光纤参数、注入激光能量、激光脉宽等参数间的关系。利用LD侧泵浦电光调Q Nd:YAG板条MOPA DPL系统，对高重复频率和窄脉宽下的石英光纤及特殊构型的锥度石英光纤相位共轭现象进行了实验研究。光纤分别采用芯径f 100，f 200m m的普通多模石英光纤及输入端芯径f 400，f 600m m，输出端芯径f 200m m 的锥度光纤，DPL激光脉冲能量0.5~6mJ、脉宽20~30ns、重复频率100Hz。

　　实验结果表明，不同芯径的普通多模光纤SBS阈值不同，但达到的最大反射率均约为60%；锥度光纤可大幅度提高SBS反射率，400~200m m锥度光纤反射率达到80%；光纤相位共轭技术可显著改善多通放大激光的光束质量，图1是实验测量的激光振荡级、双通放大、普通全反镜四通放大及光纤相位共轭镜四通放大的激光强度分布。同时光纤SBS共轭镜可以有效抑制四通放大中用平面全反镜难以克服的放大自激振荡（SO）和放大自发辐射（ASE）及压缩激光脉宽。图2是振荡级输出激光及SBS 共轭光波形，脉宽分别为20ns和7ns，SBS反射光脉宽得到显著压缩。