0106004-1研究论文第43卷第1期/2023年1月/光学学报高峰值功率掺Yb3+石英光纤脉冲单频MOPA石争1，2，盛泉1，2，史朝督1，2，付士杰1，2*，邓勋1，2，田浩1，2，史伟1，2**，姚建铨1，21天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所，天津300072；2天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津300072摘要报道了基于掺Yb3+石英有源光纤的高峰值功率脉冲单频激光主振荡功率放大器（MOPA）。实验研究了主放大器中有源光纤长度对脉冲单频激光峰值功率、受激布里渊散射（SBS）阈值和光-光转换效率的影响，为优化激光器的转换效率和抑制SBS效应提供了依据。当使用的有源光纤长度为0.9m时，21W泵浦功率下脉冲宽度为2.4ns、重复频率为20kHz的1064.4nm脉冲单频激光的平均输出功率为4.37W，且没有明显的连续波放大自发辐射（ASE）成分，对应的单脉冲能量为0.22mJ，峰值功率可达91kW。最大输出功率时脉冲单频激光光谱线宽为279MHz，光信噪比为45dB，光束质量因子M2为1.44。关键词光纤光学；脉冲单频激光；光纤激光器；主振荡功率放大器；受激布里渊散射中图分类号TN248文献标志码ADOI：10.3788/AOS2211711引言高峰值功率的脉冲单频光纤激光在激光雷达、非线性光学频率变换、遥感和激光相干合成等领域中具有广泛的应用前景，是激光技术领域的研究热点［1-5］。尤其是，基于全光纤主振荡功率放大器（MOPA）结构的脉冲光纤激光器具有良好的系统集成性、稳定性和环境适应性，是实现高峰值功率脉冲单频激光输出的主要方法之一。其中，由强度调制器调制连续波（CW）单频激光而产生的脉冲序列作为MOPA系统的种子源，相比于调Q脉冲激光［6-10］，在脉冲宽度、重复频率和脉冲波形控制方面更为灵活。然而，由于脉冲单频激光的窄光谱线宽和高峰值功率，以及光纤对光场的限制作用产生的高功率密度和非线性效应作用长度的积累，脉冲单频光纤MOPA在功率放大过程中容易发生严重的受激布里渊散射（SBS）效应，这成为了限制脉冲单频激光峰值功率提升的主要因素［11-14］。为实现高峰值功率的脉冲单频激光输出，通常可采用小于光纤材料声子寿命（石英光纤约为10ns）的脉冲宽度来抑制SBS效应［15］。结合软玻璃光纤提高激光增益、锥形光纤增加模场面积和施加温度或应力梯度控制SBS有效增益等方法可以进一步提高SBS阈值［16-27］。2012年，Petersen等［16］采用长度仅为12cm、纤芯直径为25μm、包层直径为400μm的高掺Er3+/Yb3+磷酸盐光纤，在3ns脉冲宽度和10kHz重复频率下实...
