不同输出功率DBR单频光纤激光器中相对强度噪声的比较分析 张瑶辉、 夏汉丁、 姚泽峰、 田晓成、 郑俊文、 李建斌、 张帆、 张瑞

《Photonics》：Comparative Analysis of Relative Intensity Noise in DBR Single-Frequency Fiber Lasers with Different Output Power Yaohui Zhang, Handing Xia, Zefeng Yao, Xiaocheng Tian, Junwen Zheng, Jianbin Li, Fan Zhang and Rui Zhang

　　

摘要

单频光纤激光器（SFFL）在诸如引力波检测、高精度光谱学和惯性约束聚变等应用中至关重要，这些应用要求激光器具有窄线宽、低噪声和高输出功率。本文对不同腔体参数的1 μm波段分布式布拉格反射器（DBR）SFFL进行了比较研究。通过绘制输出功率与光栅反射率和激光波长的等高线图，我们从数值上分析了关键腔体参数对激光性能的影响。我们还模拟了由泵浦波动引起的强度噪声传递函数。提高泵浦功率会使松弛振荡峰移向更高频率，并降低其幅度，这是因为腔内光子密度增加加速了扰动的衰减。实验上，我们使用了6.5 mm和10.5 mm的YDF在FBG对之间进行拼接，制造了两种激光器。这些激光器采用了中心波长为1053 nm和1064 nm的低反射率FBG，反射率分别为74%和55%，对应的最大输出功率分别为29.7 mW和197 mW。1053 nm的SFFL在2.07 MHz时的相对强度噪声（RIN）为?102 dBc/Hz，线宽为12.52 kHz，无模式跳变调谐范围为0.64 nm。虽然增加泵浦功率可以抑制松弛振荡峰，但由于泵浦噪声引起的增益光纤温度波动导致激光相位噪声恶化，从而使得线宽变宽。对于SFFL来说，输出功率应根据具体应用来选择，因为更高的输出功率会不可避免地导致更宽的线宽。这些见解对于优化这类激光器至关重要，并突显了它们在未来应用中的巨大潜力。