超强激光科学卓越创新简报
(第七百零三期)
2025年9月3日
上海光机所首次实现1.9μm波段气体光纤激光器的受激拉曼散射高效连续运转
近期，中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部特种玻璃与光纤研究中心研究团队基于自主研制的低损耗嵌套型反谐振空芯光纤，国际上首次实现1.9 μm氢气填充光纤激光器的受激拉曼散射（SRS）连续运转，输出激光线宽小于10 MHz，量子效率大于73%，输出功率25 W。相关成果以“25 W continuous-wave fiber gas Raman laser at 1.9 μm wavelength based on low-loss anti-resonant hollow-core fiber ”为题，发表于Chinese Optics Letters。
气体受激拉曼散射是实现激光波长转换的有效手段，其波长可覆盖紫外至红外波段。然而传统的气体受激拉曼激光器由于激光相互作用长度的限制，需要采用大功率纳秒激光作为泵浦源，激光器线宽压缩、光斑质量和光谱纯度提升陷入瓶颈。近年来飞速发展的空芯光纤，由于其特殊的光纤结构能够有效的将激光约束在直径为微米量级的中空纤芯内并进行长距离传输，从而极大地增加了激光与气体的有效作用长度和相互作用强度，是的低功率连续光泵浦成为可能。同时，通过调控空芯光纤的传输带还可以抑制不需要的拉曼谱线的产生，提高目标拉曼谱线的转化效率，从而推动高效、高功率气体拉曼激光的发展。
在本工作中，研究团队采用单程放大的光路设计，利用47 m长反谐振空芯光纤，在填充氢气气压为10 bar的情况下，实现了25 W的前向1.9 μm Stokes连续激光输出，功率转换效率和量子效率分别为40 %和73 %，这是迄今为止所报道的最高功率。并利用扫描FP干涉仪测的1.9 μm的输出激光线宽小于10 MHz。本项工作为中红外波段、高功率、窄线宽激光的产生提供了新解决思路，为未来构建中红外波段的单频气体光纤激光奠定了基础。
相关工作得到上海市青年科技启明星计划、国家自然科学基金以及中国科学院战略性先导科技专项等项目的支持。
图1 （a）基于反谐振空芯光纤的氢气连续拉曼激光器的实验装置；47 m光纤下（b）前向输出光谱以及（c）前向输出功率。
图2 （a）泵浦激光和（b）前向Stokes激光输出线宽。
