【摘 要】
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1560 nm单频光纤激光器位于人眼安全和大气层透射波段,在空间通讯、多普勒激光雷达、生物光子学和引力波探测等领域中具有广泛的应用前景。同时,其结合倍频技术可制备780 nm单频激光,在原子冷却、量子信息存储和量子陀螺仪等领域具有重要意义。然而,上述前沿应用领域对激光源的输出功率、偏振态、光谱线宽等性能参数提出了更为严苛的要求。因此,针对该激光源开展系统性设计与优化研究,对其应用价值提升和应用范围
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1560 nm单频光纤激光器位于人眼安全和大气层透射波段,在空间通讯、多普勒激光雷达、生物光子学和引力波探测等领域中具有广泛的应用前景。同时,其结合倍频技术可制备780 nm单频激光,在原子冷却、量子信息存储和量子陀螺仪等领域具有重要意义。然而,上述前沿应用领域对激光源的输出功率、偏振态、光谱线宽等性能参数提出了更为严苛的要求。因此,针对该激光源开展系统性设计与优化研究,对其应用价值提升和应用范围推广具有关键推动作用。本文基于分布布拉格反射（DBR）型单频种子光纤激光器、主振荡功率放大（MOPA）技术和腔外单程倍频系统,开展百瓦1560 nm线偏振单频光纤激光器及其倍频研究,并对1560 nm线偏振单频脉冲光纤激光器及其倍频技术进行探索研究,具体的研究内容和取得的研究成果如下:（1）百瓦级线偏振窄线宽1560 nm单频连续光纤激光研究:设计研制了时域稳定性优良、线偏振、窄线宽DBR型1560 nm单频种子光纤激光器,结合三级级联的MOPA放大结构,构建了高功率光纤激光实验系统。提出涵盖主放大级泵浦波长、注入信号光功率和增益光纤类型等多维度参数的综合性优化技术方案,最终实现了输出功率为102.1 W、线宽为3.05 k Hz、偏振消光比（PER）＞15.5 d B、近衍射极限（Mx~2=1.14,My~2=1.06）的1560 nm单频连续光纤激光输出。（2）高功率线偏振780 nm单频连续激光研究:采用1560 nm高功率线偏振单频光纤激光器作为基频光源,周期极化掺氧化镁铌酸锂晶体（Mg O:PPLN）作为倍频晶体,结合准相位匹配技术及腔外单程倍频结构,设计并构建了1560 nm激光倍频系统。基于温度补偿效应优化了不同输入功率下的最佳倍频温度,实现了输出功率为15.2 W、倍频效率为31.4%、PER为18.6 d B的高功率线偏振780 nm单频激光输出。（3）线偏振1560 nm单频脉冲光纤激光及其倍频探索研究:利用腔外调制技术斩波获得单频脉冲种子光纤激光器,结合MOPA放大技术,优化各放大级增益光纤长度以提高受激布里渊散射（SBS）阈值功率,获得了峰值功率为479 W、PER＞17 d B的1560nm单频脉冲光纤激光输出。采用上述光源作为基频光,将其注入倍频系统,探究并明确了不同脉冲参数下倍频光特性,最终实现了峰值功率为159.6 W、倍频效率为40.7%、PER为19 d B的780 nm单频脉冲激光输出。
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