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超强激光科学卓越创新简报

(第八十六期)

2020年3月19日

上海光机所提出一种基于滤波PRBS信号相位调制的线宽展宽方法,实现光纤激光<5GHz线宽1.27kW输出

  近期,中国科学院上海光学精密机械研究所提出一种基于滤波伪随机二进制序列(pseudo-random binary sequence,PRBS)相位调制的单频激光线宽展宽方法,可有效抑制硅基光纤在功率定标放大过程中的受激布里渊散射,成功实现小于5GHz线宽光纤激光突破1.27 kW功率,光束质量优良,受激布里渊散射(stimulated Brillouin scattering, SBS)阈值增强因子(调制后SBS阈值与调制前SBS阈值的比值)达到53。相关成果发表于《科学报告》(Scientific Reports)。

  SBS效应是窄谱光纤放大器中阈值最低的非线性效应,不利于放大器功率提升。近年来国际上提出了多种SBS抑制方法,其中对基频载波进行相位调制的线宽展宽方法具有线宽控制灵活、不引入自相位调制等非线性效应的优势,前景光明。基于滤波PRBS信号的线宽展宽方法是对基频实现sinc2函数包络形式的离散边带载波,通过低通滤波器的应用和PRBS码型/码率的调整,优化边带数量和频率间隔,最大程度的实现SBS抑制。

  该项工作中,研究人员通过理论计算,得到了抑制SBS的最优谱线间隔,基于模型计算结果,相位调制信号的谱线间隔选择为布里渊增益带宽的0.5倍(12.7MHz),并选择带宽为DC-2.2GHz的射频低通滤波器来实现总带宽及包络控制。进而设计了四级掺镱光纤放大链路,将50mW单频激光器放大到1.27kW,后向反射率小于<0.1%,光束质量优良。该项工作为光纤激光器在5GHz线宽内实现数千瓦级功率放大提供了参考。

  相关工作得到了国家自然科学基金和上海市扬帆计划项目的支持。(空间激光信息技术研究中心供稿) 

  原文链接

基于滤波PRBS信号相位调制线宽展宽的1.27kW@<5GHz光纤放大器

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