研究目的
研究在相干激光雷达应用中，通过抑制脉冲单频光纤放大器的受激布里渊散射（SBS）来提升输出功率而不改变其他特性的技术。
研究成果
研究表明，在有源光纤上施加拉伸和压缩应变梯度，可在保持高光束质量和相干性的同时，使输出功率提高2至3倍。这些技术的稳健性使其适用于嵌入式传感应用。
研究不足
该研究探讨了SBS抑制技术的概念性和技术性局限，包括在不改变其他激光特性的情况下提高输出功率的挑战。
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[2019年IEEE欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 提升脉冲单频光纤放大器功率以应用于相干激光雷达
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[2019年IEEE欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 提升脉冲单频光纤放大器功率以应用于相干激光雷达
DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8871493
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
在光学传感应用中，激光光源的性能受到传感系统需求的严格限制。对于通过多普勒效应（采用相干检测技术）测量风速的相干激光雷达而言，必须使用高相干性、高功率脉冲激光器并保证良好的输出光束质量，才能实现远距离精准测量。脉冲发射确保了沿视线方向的空间分辨率，而高相干性则保证了风速分辨率（通过频域测量实现）。因此，此类仪器激光光源设计的核心挑战在于：如何在提升输出功率的同时不改变其他特性参数。
光纤激光器与放大器凭借其紧凑结构和抗温变/机械波动稳定性，在高功率激光系统中展现出显著优势。当前发射光功率的提升主要受限于光纤内光场固有高约束性导致的非线性效应。在所有非线性效应中，受激布里渊散射（SBS）对单频或窄光谱光场的影响最为显著。为提升单频光纤激光器的功率，过去数十年间业界已研发多种抑制SBS的技术方案。这些技术可分为两类：作用于光场特性的方法与作用于光纤本体的方法。前者通过主动调控入射光波的相位或频率实现光谱域能量展宽；后者则通过最大化光纤纤芯半径、最小化光纤长度、施加温度梯度/掺杂浓度梯度/应变梯度等方式可控展宽SBS频谱，从而降低其有效增益。
本文综述了脉冲单频光纤放大器中抑制SBS的各项技术，并探讨其理论与技术局限性。在现有方案中，我们重点展示了基于应变梯度[1]及特制高掺杂大芯径有源光纤[2]的相干激光雷达专用光纤放大器实现方案。图1呈现了采用专利拉伸/压缩应变梯度技术处理有源光纤所取得的典型成果——在保持高相干激光发射优质光束质量的同时，输出功率可提升2-3倍。特别需要强调的是，这类无需主动器件的方案具有优异的鲁棒性，特别适用于嵌入式传感应用场景。
作者：
Fran?ois Gustave，Pierre Bourdon，Julien Le Gou?t，Anne Durécu，Laurent Lombard，Hermence Jacqmin，Agnès Dolfi-Bouteyre
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