大功率随机分布反馈光纤激光器关键技术研究

Random fiber lasers (RFLs) are a kind of non-traditional lasers based on random feedback formed in fiber, which have unique properties such as mode-less, low spatial coherence,good stability and so on. High power RFLs have very important potential applications in optical fiber communications,sensing and measurements, laser machining, defense and many other areas. In this project, we propose to study a series of new ideas on the key technology for high-power random fiber lasers. We propose to fabricate feedback enhanced artificial random disordered structures with femtosecond lasers to reduce the lasing threshold and improve the design flexibility. We also propose to use fiber gratings loss filters to suppress high-order stockes and to use optimized high-reflectivity fiber grating to optimize the spectral characteristics. We propose to develop new large-mode-area fibers and multicore fibers for high power RFLs. We aim to achieve high power RFLs with high efficiency, low threshold, narrow linewidth, high beam quality. This project will significantly advance the theory, technology and applications of RFLs, and therefore has very important scientific significance.

光纤随机激光器是基于光纤中的随机反馈而形成的非传统激光器，其输出具有无模式、空间低相干、稳定性好等独特优势，大功率光纤随机激光器在光纤通信、传感测量、工业加工、军事国防等众多领域有重要的潜在应用价值。本项目拟在大功率光纤随机激光器一系列关键技术上提出创新思路，主要包括提出采用飞秒激光制备人工增强的随机分布反馈结构来降低阈值并大幅提高设计的灵活性，使用光纤光栅带阻滤波器抑制高阶拉曼激射提高泵浦光转化效率，通过半开腔高反射光纤光栅的优化设计来改善输出光谱特性，研制适合大功率光纤随机激光器应用的新型大模场面积光纤及多芯光纤等一系列创新关键技术，最终实现功率大幅提升并兼具高效率、低阈值、窄线宽、高光束质量的多种新型大功率光纤随机激光器。本项目的研究将促进大功率光纤随机激光器理论、技术以及应用方面的发展，具有重要的科学意义。

光纤随机激光器是基于光纤中的随机反馈而形成的非传统激光器，其输出具有无模式、空间低相干、稳定性好等独特优势，大功率光纤随机激光器在光纤通信、传感测量、工业加工、军事国防等众多领域有重要的潜在应用价值。本项目分别从理论和实验上开展了对大功率光纤随机激光器多项关键技术的研究，包括其理论模型、仿真设计和优化、随机反馈结构与机制、光纤光栅腔镜结构设计与优化、基于不同光纤及不同增益介质构建光纤随机激光器的方法和技术等。在理论方面上建立了适合描述大功率光纤随机激光器的理论模型，并在此基础上通过对光纤随机激光器进行了模拟仿真和优化设计，获得了大功率光纤随机激光器的优化设计方案; 在随机反馈机制方面，实现了一种能够在高功率下工作的基于随机布拉格光纤光栅的人工增强随机反馈结构;在光纤光栅方面，完成了多种光纤光栅的结构设计和制备，为实现适合随机激光器激射特性调控的光纤光栅结构优化奠定了基础；在增益光纤方面，选择在不同类型光纤和不同增益机制下设计并制作了多种光纤随机激光器，并最终在实验上实现了多种高效率、低阈值、窄线宽、多波长的光纤随机激光器。本项目的研究可促进大功率光纤随机激光器理论、技术以及应用方面的发展，具有较重要的科学意义。