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王岩山1, 2, 3，冯昱骏1, 2，彭万敬1, 2，孙殷宏1, 2，杨小波1, 2，王 尧1, 2，
李腾龙1, 2，刘 航1, 2, 3，马 毅1, 2，高清松1, 2，唐 淳1, 2
（1. 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900；2. 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621900；3. 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088）
(通信作者：孙殷宏，sunyinhong@caep.cn; 唐淳: tangchun21@caep.cn)
具有近衍射极限的高功率窄线宽线偏振光纤激光器在光束合成、非线性频率变换等领域具有不可替代的作用，近年来得到了研究人员的广泛关注。目前非保偏窄线宽光纤激光输出功率已突破6 kW（线宽0.8 nm）。由于保偏激光器具有更低的非线性及模式不稳定阈值，其功率提升存在更大的困难。近年来，中国工程物理研究院应用电子学研究所在保偏窄线宽光纤激光技术研究方面展开了大量的工作，掌握了单频种子消随机相位调制、偏振管理、弱模耦合及高效热管理技术，有效的抑制了窄线宽光纤激光放大过程中的受激布里渊散射（SBS）及横模不稳定（TMI）效应，近衍射极限高消光比窄线宽保偏激光先后突破了1 kW、2 kW、3 kW、4 kW功率输出。
近期，中国工程物理研究院应用电子学研究所通过进一步优化窄线宽保偏放大过程中的SBS及TMI特性，最终实现了输出功率5.043 kW的窄线宽线偏振近单模全光纤激光输出，最大功率下二阶矩线宽（20 dB)为0.2 nm，消光比为16.5 dB。从图1给出的窄线宽保偏光纤放大器的回光功率随输出激光功率的变化关系可以看出，最大激光功率下放大器的回光功率约为0.3W，不到激光功率的0.1‰，意味着该放大器尚未达到SBS阈值。从图2给出的窄线宽保偏激光在放大过程中的光束质量变化特性可以看出，在放大过程中光束质量M2因子（4-sigma法）始终小于1.3，最大功率下放大器尚未达到TMI阈值。图3显示了窄线宽保偏放大器在最大功率下的输出光谱特性，可以看出，在最大功率下光谱中还尚未观察到受激拉曼散射（SRS）效应，输出信噪比达到了50 dB。该结果是目前国内外窄线宽保偏激光器已报道的最高输出功率，同时具备近衍射极限的光束质量和高消光比特性。后续我们将对保偏激光器系统结构进行优化，以实现更窄线宽的高性能保偏光纤激光输出。
图1 回光功率随激光功率的变化关系
图2 光束质量随激光功率的变化关系
图3 最大功率下的输出光谱
致谢：感谢中物院创新发展基金(C-2021-CX20210047)对文中工作的支持；感谢王珏在实验系统集成和测试工作的支持。
