研究背景

近期，课题组通过优化TMI抑制技术，近单模保偏光纤激光器的输出功率突破4.5 kW，3 dB线宽为0.33 nm。4.5 kW保偏光纤激光器结构如图1所示，首先，中心波长为1064 nm的线偏振单频激光器通过白噪声相位调制（WNS-PM）形成窄线宽种子，该种子经保偏预放大器（PM-AMPs）后功率提升至约20 W，保偏环形器（PM-Circulator）用来探测后向回光。随后，种子光通过保偏模式匹配器（PM MFA）进入主放大器。主放大器基于双向泵浦结构搭建，976 nm的稳波长泵浦源（LDs）分别通过两个保偏（6+1）×1合束器（PM （6+1）×1 Combiner）注入长度为10 m、纤芯/包层直径为20/400 μm的大模场保偏掺镱光纤（PM YDF），前后两个保偏包层光滤除器（PM CPS）用来滤除系统中的残余包层光。最后，信号激光通过保偏光纤端帽输出（PM QBH）。

图1 4.5 kW窄线宽线偏振光纤激光器结构示意图

实验结果如图2所示，其中，图2（a）为信号激光和后向回光的功率增长曲线，当注入5238 W的泵浦光时，获得了4515 W的输出激光，斜率效率为87.1%，回光功率近似线性增长，系统中没有发生SBS效应；图2（b）为功率放大过程中的光谱特性，当激光功率为4515 W时，光谱3 dB线宽为0.33 nm，SRS抑制比为48 dB；图2（c）所示的偏振消光比（PER）在功率增长过程中处于14.7 dB和10.3 dB之间，4005 W时的PER为12.5 dB，随后由于后向合束器的热效应，PER出现了下降，最高功率下的PER为10.3 dB，光束质量测量值为M²_x=1.55，M²_y=1.46。

图2 实验结果图

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