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高功率光纤激光器一般采用信号光与MOPA放大级的“1+1”型串联结构，而第二级的MOPA放大结构通常存在两种结构方式：其一是短距离集中式端面泵浦方式，包括正向端泵和反向端泵，后者具有一定的技术优势，有利于实现窄线宽激光输出；其二是长距离分布式侧面泵浦方式，其工作原理是基于倏逝波耦合效应来实现数十米长度的长程侧面耦合，其典型代表是泵浦增益一体化复合功能激光光纤（又被称为“GT-wave光纤”）。泵浦增益一体化复合功能激光光纤，不但包括传统激光光纤的稀土离子掺杂纤芯，而且含有若干根泵浦光纤，是一种集泵浦注入、增益放大、热管理和非线性抑制于一体的泵浦增益一体化复合功能器件，它成功地解决了万瓦级超大功率LD泵浦注入和万瓦级高品质光纤激光放大输出的技术难题，逐渐成为超高功率光纤激光放大技术的首选方案。
2014~2016年，中国工程物理研究院激光聚变研究中心科研人员基于全自主研制的稀土掺杂光纤预制棒，采用特殊工艺技术成功制备了(1+1)型、(2+1)型和(3+1)型泵浦增益一体化复合功能激光光纤，先后实现了2，5，6 kW的激光输出。随后，科研人员在光纤预制棒制备工艺和激光系统集成考核等方面进行了深入革新并取得了重要进步。2017年6月，特种光纤材料与制备技术研究团队将泵浦光纤数量从3根提升至8根，研制了更多泵浦路数的(8+1)型泵浦增益一体化复合功能激光光纤。在系统集成考核实验中，研究人员采用单端反向泵浦注入10.66 kW的976 nm-LD泵浦光，在MOPA放大系统实现了8.74 kW的高品质激光输出。
(a) cross section graph of (b) laser output power versus input pump power (c) optical spectrum of the laser beam at 8.0 kW
Fig.1. (8+1) GT-wave fiber
图1. (8+1)型泵浦增益一体化复合功能激光光纤
(8+1)型泵浦增益一体化复合功能激光光纤是由1根增益光纤、8根泵浦光纤以及低折射率涂覆层所组成（如图1(a)所示）。激光实验采用传统的“1+1”型MOPA光纤放大结构，试验中的信号光种子源功率是79.8 W，光束质量M2为1.1，单路泵浦注入能量≥1700 W@976 nm, 采用单端反向泵浦注入方式使用976 nm-LD实现了10.66 kW的总泵浦注入，最终实现了8.74 kW的激光输出，其对应的斜率效率为81%（如图1(b)所示），输出激光中心波长1079.4 nm，3 dB带宽2.76 nm，未发现受激拉曼散射SRS与自激振荡放大ASE等非线性现象（如图1(c)所示）。
国产泵浦增益一体化复合功能激光光纤成功实现8.74 kW激光输出，是我国在长距离分布式侧面泵浦技术路线的新突破，进一步证明了泵浦增益一体化复合功能激光光纤在超大泵浦能量耦合注入和高品质激光增益放大方面的巨大潜力，为国产光纤激光材料突破万瓦功率大关奠定了良好的基础。
(供稿：中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 林傲祥，湛欢，王瑜英，等)
