[00920816]光纤激光波长调谐与噪声抑制关键技术及应用

该项目属于光电子学与激光技术领域。具体涉及激光，尤其是高性能光纤激光及其应用。 光纤激光因其光束质量好、体积小、重量轻等优点已成为大功率激光武器、引力波探测、卫星激光通信、地球磁力探测、相干通信等国家安全与科学前沿领域优选光源，而激光的模式、调谐和噪声性能是光纤激光应用的关键，如：(1)战场恶劣环境下激光武器系统中前端激光种子源的模式跳变将对整个后续放大系统造成灾难性后果。(2)星间激光相干通信要求光源瞬态(毫秒量级)模式稳定性小于4×10^-9nm，即波长的两千亿分之一，同时要求温度变化100℃也不发生模式跳变。(3)卫星激光通信及相干光通信系统要求大范围(>32nm)与信道内高精度(8×10^-6nm)同时调谐，但大范围与高精度调谐幅度两者相差几百万倍，而且难以同时兼得。(4)激光干涉引力波探测系统(LIGO)能够探测到来自两个遥远黑洞之间碰撞并在宇宙中传播13亿年后抵达地球的极其微弱的引力波信号，要求激光噪声(或功率波动)小于千万亿分之一。传统光纤激光器具有纵模多、调谐难、噪声高等缺点限制了在上述领域的应用。该项目针对上述国际难题，经过多年的技术攻关和应用验证，获得如下发明成果： 发明点一：提出了光纤激光模式匹配控制新机制，发明了模式稳定光纤激光器，实现了宽温度范围(-20℃至+115℃)内全程无跳模单频激光输出，光纤激光法珀腔创始人日本Toshihiko Yoshino教授评估已报道的单频光纤激光的模式稳定性，该发明所研制的光纤激光器包揽了前三名。 发明点二：提出并发明了光纤激光大范围高精度调谐新技术，在1528-1560nm波长范围内实现了线宽小于1kHz可调谐的单频激光输出，在华为公司下一代400G高速光传输系统中实现了应用验证，与国外产品相比在高阶编码中更具优势。 发明点三：发现了光纤激光噪声耦合规律，提出并发明了非线性噪声抑制新技术，实现了在宽频带(0.8kHz-50MHz)内噪声被抑制到接近理论极限，仅是LIGO(2017年诺贝尔物理学奖成果)系统中单频激光器(Mephisto 2000)噪声幅度的五分之一。 将以上发明技术进行集成，制作出了一系列模式稳、波长可调、噪声低的单频光纤激光器。 该项目申请发明专利23件，授权美国发明专利2件、中国发明专利7件、实用新型专利2件，发表SCI论文30余篇，出版《单频光纤激光器》专著1部。该项目发明产品单频光纤激光器已在国家某大功率激光XX、某卫星激光通信平台、卫星监测系统、相干光通信系统等重大工程和专项中得到了重要应用，解决了中国军事、国防建设的重要难题和重大需求，社会效益巨大；项目发明成果已在广州奥鑫通讯设备有限公司、光越科技(深圳)有限公司产业化，并产生了2.4亿元经济效益。