近期，笔者课题组提出了一种基于窄带光纤光栅对构建的简单谐振腔直接产生近红外超连续谱激光的新方法。系统结构如图1所示，谐振腔由一对正交熔接的−3 dB带宽分别为0.28 nm和0.08 nm的高反光栅（HR-FBG）和低反光栅（OC-FBG）组成，激光增益由一段4.5 m纤芯包层直径为10/125 μm的保偏掺镱光纤（PM-YDF）提供。6个976 nm半导体激光器（LD）通过合束器（MPC）对谐振腔进行前向泵浦。实验中，将高反光栅置于室温环境，低反光栅的温度可以通过半导体制冷器（TEC）进行调节，以对前向泵浦方式造成的高反、低反光栅温升不一致进行有效补偿。包层光滤除器（CPS）用来滤除多余的泵浦光。为了抑制端面反馈, 两端光纤采用了切8°角的处理方法。

图  1  基于窄带光纤光栅对构建谐振腔产生超连续谱激光的实验结构图

Figure 1.  Experimental structure diagram of supercontinuum laser generation through narrow-bandwidth FBG-based cavity

在低泵浦功率下，输出激光为窄线宽激光，其−3 dB线宽小于0.1 nm。当泵浦功率增加至113.1 W时，输出功率出现些许下降而且增长也开始变缓，如图2（a）所示。此时，谐振腔输出光谱出现了明显的受激拉曼散射，并且逐渐演化为近红外超连续谱，过程如图2（b）所示。上述现象的物理机制是窄带光栅对激光的频域特性形成了较强的约束，从而造成了时域特性的不稳定现象，图2（c）给出了最高输出功率情形下通过5 GHz光电探测器测量得到的激光时序特性，呈现了典型的随机脉冲序列特征。计算结果表明，峰值功率高出平均值129倍以上，从而引入了强烈的非线性效应，导致了超连续谱激光的产生。当泵浦功率达到183.3 W时，输出功率为73.1 W，光光转换效率为39.88%。此时光谱覆盖范围大于500 nm，其中以1 250 nm为中心波长的−10 dB带宽为390.9 nm。在最大输出功率下，包层光滤除器的温度为75 ℃，通过优化增益光纤的长度以增加泵浦光吸收有望进一步提升功率。该高功率超连续谱光源结构简单且具有较高的光谱平坦度，进一步丰富了超连续谱光源的研究内容。

图  2  近红外超连续谱光源特性。 (a) 功率特性； (b)对应输出激光功率下的光谱演化； (c) 最高输出功率时的时域特性

Figure 2.  Properties of near-infrared supercontinuum. (a) Power property; (b) Spectral evolution corresponding to the output laser power; (c) Time-domain characteristics at the maximum output power