中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室在单频拉曼光纤放大器领域取得新进展。探索放大的自发辐射（ASE）光源同向泵浦单频拉曼放大器的输出特性，揭示了低噪声的ASE光源能够在同向泵浦单频拉曼光纤放大器时不展宽信号光线宽。该研究提供了一种同向泵浦单频拉曼光纤放大器的新思路。相关研究成果发表在Optics Express（《光学快报》）上。

  特殊波长的高功率单频光纤激光在天文与地球物理、量子信息技术等领域有着广泛的应用。拉曼光纤放大器技术是获得特殊波长高功率激光的有效手段。拉曼光纤放大器通常采用反向泵浦方式，但这种方式结构复杂，功率提升受限于受激布里渊散射（SBS）和相关高功率器件。而正向泵浦方式结构简单，能够有效提高SBS阈值，但正向泵浦方式中，泵浦激光的噪声特性容易传递至信号光，造成信号光的线宽展宽。

  为此，研究人员提出了低噪声ASE光源正向泵浦单频拉曼光纤放大器的方式。实验中，中心波长在1065nm的ASE种子源经过三级放大器后获得20W功率输出，通过波分复用器与1122nm单频激光耦合进110米拉曼光纤中，获得了瓦级的功率输出。详细测试了放大的ASE光源的噪声特性，发现半高全宽为10nm相对3nm的ASE光源具有更低的噪声。进一步发现10nm的ASE光源在放大1122nm单频激光源时能够实现线宽保持特性，但信号光的相对强度噪声明显提升，这与正向拉曼光纤放大器的放大倍率密切相关。若进一步优化ASE光源的光谱宽度、噪声特性以及功率，有望实现更低噪声更高功率的单频激光放大。

  该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金的资助。

图一 ASE光源同向泵浦单频拉曼光纤放大器装置图

图二 10nm光谱宽度的 ASE光源同向泵浦RFA的输出光谱

图三 10nm ASE光源放大1122nm不同功率下相对强度噪声