[IEEE 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） - 德国慕尼黑（2019年6月23日至27日）] 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） - 0.976微米全光纤单模掺镱保偏前置放大器

摘要： 近年来，工作在0.98微米波段的掺镱光纤激光器备受关注。特别是该波段的脉冲激光在倍频和四倍频应用方面极具潜力。与此同时，专为0.98微米输出优化的掺镱光纤虽能实现高平均功率下的高效激光输出，却难以应用于预放大级或主振荡器激光系统——这类光纤具有超大纤芯直径（超过25微米）且与标准单模阶跃折射率光纤（最大直径不超过10微米）存在高熔接损耗?；诖死喙庀说穆龀寮す馄餍璨捎锰蹇樵1,2]，丧失了全光纤方案（紧凑性、可靠性、低成本）的优势。此外，由于极高的激射阈值（数十瓦），这类光纤也不适用于预放大器和多数主振荡器方案所需的中级输出功率（0.1-1瓦）信号放大。相反，芯泵浦方案受限于915纳米单模泵浦二极管的可用功率，通常输出功率不超过~100毫瓦。 本研究为构建高效的0.98微米波段预放大器，设计并制备了特殊保偏（PM）掺镱光纤——通过减小模场直径（MFD）实现与标准单模光纤的兼容。该光纤采用环形掺杂设计（包层部分掺杂镱离子），在保持较高激光效率的同时实现了较小纤芯尺寸。将石英包层直径优化至80微米有效降低了激射阈值。无光暗化P2O5-Al2O3-SiO2玻璃基质制备的纤芯如图1a所示，其x/y轴基模MFD分别为12微米和15微米，确保了与标准单模光纤的低熔接损耗。915纳米附近的包层吸收为3.4分贝/米，最佳光纤长度约45厘米。 为实现全光纤放大方案，我们基于10微米芯/80微米包层的保偏阶跃折射率光纤，开发了特殊泵浦-信号合束器（2+1至1配置）。同向传输信号（100毫瓦）与泵浦时（图1b），斜率泵浦-信号转换效率达11.5%。低激射阈值（约4瓦）使得在不足10瓦泵浦功率下即可获得数百毫瓦输出功率，性能优于需要10-20瓦泵浦才能实现正增益的"高效"放大器设计[3,4]。此外，该光纤在小信号放大方面也表现优异（图1c）：即使输入信号低至1毫瓦，0.98微米附近放大信号功率与自发辐射（ASE）功率比仍达约20分贝。