文 献 综 述
一、研究背景与科研意义
高功率窄线宽光纤激光器因其结构的紧凑性、输出光束的高质量性、高效率、高稳定性的优势已经在许多领域被广泛关注。随着探测，传感，军事国防等领域的不断发展，人们对激光的功率，窄线宽特性提出更高的需求[1,2]。目前为实现激光器的高功率窄线宽输出多采用主控振荡功率放大（MOPA）型结构结合光谱合束的方法。主振荡器产生的低功率且光束质量好的种子光进入功率放大系统得到放大[3-6]。制约激光功率的要素主要有非线性效应（NLE）和模式不稳（TMI）。其中NLE包括受激散射造成的受激拉曼散射（SBS）、受激布里渊散射（SRS），以及非线性折射率调制造成的四波混频（FWM）、自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）。当输出功率过高超过NLE的阈值时会出现NLE引起光谱展宽，甚至影响激光器的正常运行。因此抑制NLE对输出光谱的线宽控制和输出功率的提升都有积极的意义。
目前，在抑制SRS，SBS产生的光谱成分上，已经有诸多的研究。使用大模场光纤、特殊结构的光纤、光纤光栅等器件都可以选择性的对SRS，SBS产生的光谱成分进行有效滤除。但对因SPM，FWM产生的位于信号光主瓣附近的光谱成分的抑制研究仍有留白。相移长周期光纤光栅（PS-LPFG）多被用来抑制信号光主瓣附近的由NLE产生的光谱成分。但是随着功率的提升，主瓣的展宽加剧。这时一个PS-LPFG的透射谱不足以实现在信号光通过的同时，阻带有效覆盖NLE产生的光谱成分。输出光谱主瓣两侧将出现残余的NLE光谱成分，不能达到压窄输出线宽的目标。因此考虑选用带宽存在差别的两个PS-LPFG进行级联。在控制通带带宽的同时增加阻带的带宽，将高功率下展宽严重的主瓣信号光附近的NLE光谱成分有效滤除，实现对高功率光纤激光器的输出光谱线宽进行优化的目标。
二、国内外研究概况和发展趋势
由于高功率窄线宽激光器的高光束质量、时间相干性好和低噪声性，在相干探测、测量、通讯等领域上的应用日益广泛。NLE作为影响高功率窄线宽光纤激光器的功率阈值、输出线宽的主要原因之一，如何抑制NLE并滤除由其产生的光谱成分，提高激光器的功率输出水平，引起众多学者关注。目前抑制NLE的主要方法有：
1.采用大模场（LMA）光纤抑制NLE
NLE产生的主要原因是光纤纤芯单位面积上能量过高，因此可以考虑扩大纤芯的直径减少纤芯中声场与光场的重叠度，从而减少SRS，SBS等NLE。光子晶体光纤是制造大模场光纤的典型方式，其结构如图1所示。在石英光纤中沿轴向有规律的排列空气孔，通过调整空气孔的大小、分布，可以将高阶模从纤芯中剥离实现单模传输[7]。
图1 光子晶体光纤结构示意图
