圖1 (a)基于反諧振空芯光纖的氫氣連續拉曼激光器的實驗裝置;47 m光纖下(b)前向輸出光譜以及(c)前向輸出功率。

近期，中國科學院上海光學精密機械研究所先進激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心研究團隊基于自主研制的低損耗嵌套型反諧振空芯光纖，國際上首次實現1.9 μm氫氣填充光纖激光器的受激拉曼散射(SRS)連續運轉，輸出激光線寬小于10 MHz，量子效率大于73%，輸出功率25 W。相關成果以“25 W continuous-wave fiber gas Raman laser at 1.9 μm wavelength based on low-loss anti-resonant hollow-core fiber ”為題，發表于Chinese Optics Letters。

氣體受激拉曼散射是實現激光波長轉換的有效手段，其波長可覆蓋紫外至紅外波段。然而傳統的氣體受激拉曼激光器由于激光相互作用長度的限制，需要采用大功率納秒激光作為泵浦源，激光器線寬壓縮、光斑質量和光譜純度提升陷入瓶頸。近年來飛速發展的空芯光纖，由于其特殊的光纖結構能夠有效的將激光約束在直徑為微米量級的中空纖芯內并進行長距離傳輸，從而極大地增加了激光與氣體的有效作用長度和相互作用強度，是的低功率連續光泵浦成為可能。同時，通過調控空芯光纖的傳輸帶還可以抑制不需要的拉曼譜線的產生，提高目標拉曼譜線的轉化效率，從而推動高效、高功率氣體拉曼激光的發展。

圖2 (a)泵浦激光和(b)前向Stokes激光輸出線寬。

在本工作中，研究團隊采用單程放大的光路設計，利用47 m長反諧振空芯光纖，在填充氫氣氣壓為10 bar的情況下，實現了25 W的前向1.9 μm Stokes連續激光輸出，功率轉換效率和量子效率分別為40 %和73 %，這是迄今為止所報道的最高功率。并利用掃描FP干涉儀測的1.9 μm的輸出激光線寬小于10 MHz。本項工作為中紅外波段、高功率、窄線寬激光的產生提供了新解決思路，為未來構建中紅外波段的單頻氣體光纖激光奠定了基礎。

相關工作得到上海市青年科技啟明星計劃、國家自然科學基金以及中國科學院戰略性先導科技專項等項目的支持。

審核編輯 黃宇