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刘 航, 王宏宇, 王佳伟, 于 洋，张骞文, 冯昱骏,孙殷宏, 徐善辉, 鲁燕华， 唐 淳
（中国工程物理研究院应用电子学研究所，先进激光与高功率微波全国重点实验室，华南理工大学光通信材料研究所，军事航天部队装备部军事代表局驻绵阳地区军事代表室，中国工程物理研究院研究生部）
（通信作者：刘航，caepliuhang@foxmail.com；冯昱骏，fabius769@163.com；孙殷宏，wtenyears@qq.com。）
在功率合成的需求下，高功率窄线宽光纤激光近年来发展迅猛。2 μm波段光纤激光广泛应用于生物医学、环境监测、非线性频率转换，以及激光雷达和激光通信领域，备受研究人员关注。在直接二极管泵浦的方式下，相比于1 μm波段，2 μm波段的光纤激光器量子效率较低、热负载较高，激光功率提升受制于泵浦功率同时容易诱发横向模式不稳定(TMI)效应产生。
近期，为实现2 μm超窄线宽光纤激光更高的功率提升，中国工程物理研究院应用电子学研究所首先提出基于反转概率调谐序列的高阶相位调制技术，对窄线宽激光放大过程中SBS效应进行有效抑制；其次提出基于多级链路自动反馈的信号激光时域稳定控制技术，提升受激拉曼散射(SRS)阈值；接着提出光纤基横纯化技术，控制放大器输出光束质量；最终基于两级主放大结构，采用高吸收增益光纤提高转换效率并抑制热效应，实现了2 μm波段的1 kW超窄线宽近衍射极限激光输出。
图1为该窄线宽放大器系统的结构示意图。输出功率30 mW、中心波长1950 nm的窄线宽种子信号经预放大至15 W，随后注入主放大器1以及主放大器2实现多级放大。在泵浦功率为1830 W时，信号光功率达到1018 W，光光转换效率达55.6%。
图1 光纤激光器光路结构示意图
图2(a)给出了回光功率与信号光功率的关系图，从图中可以看到回光功率随着信号光功率的增长呈近线性增长，尚未达到SBS阈值。图2(b)给出了在最大输出功率下的光谱特性，信噪比大于44 dB，且SRS效应抑制良好，图2(b)插图展示了在最大输出功率下经延迟自零差法测量的频谱图，FWHM为3.8 GHz。图2(c)展示了最大输出功率下的光束质量，经刀口法测量，测得的M2约为1.2。图2(c)的插图展示了最大输出功率
下ms尺度内的前向时域，前向时域稳定性良好，无横向模式不稳定（TMI）效应产生。
图2 实验结果
该课题获得国家重点研发计划项目（2022YFB3606403）支持。
