近日，我室博士研究生徐路路（第一作者），戴世勋研究员（通讯作者）在Optics Express （IF= 3.2）期刊发表了题为“Ultra-narrow linewidth 1.6 μm single-longitudinal-mode fiber laser enabled by hybrid saturable absorber filter and distributed Rayleigh feedback”的论文(2025, 33(24): 50291-50303.)。文章链接：https://doi.org/10.1364/OE.580146

       高性能单频窄线宽激光器在L波段（1565-1625 nm）的实现，对多个前沿科技领域具有重要意义。特别是在波长大于1.6 μm的波段，该波段不仅位于光纤通信的低损耗窗口，还与甲烷、乙烯等重要气体的特征吸收谱线高度重合，为高灵敏度气体传感与远程环境监测提供了独特优势。此外，该波段激光作为Tm³⁺单掺或Tm³⁺/Ho³⁺共掺增益介质的理想泵浦源，展现出重要的应用潜力，已引起研究界的广泛关注。在相干激光雷达、空分复用通信、分布式光纤传感以及量子信息处理等领域，具备窄线宽特性的1.6 μm激光器因其优越的相干性能，已成为实现高精度测速、大容量数据传输与远距离探测的关键技术基础。然而，该波段处于掺铒光纤增益谱的尾部，其增益系数显著低于技术成熟的C波段（1535-1565 nm），因此实现高性能、窄线宽的1.6 μm波段单频光纤激光输出仍面临较大挑战。尽管已有研究报道可在该波段实现单纵模运转，但线宽压缩能力仍较为有限。

       本研究提出一种基于混合滤波与反馈机制的1.6 μm单纵模光纤激光器方案，（如图1所示）。该方案融合了可饱和吸收体滤波器（SAF）与分布式瑞利反馈（DRF）两种机制，在确保单频稳定输出的同时，有效实现线宽压缩。实现过程如下：激光器首先采用一段优化的2.1 m长未泵浦掺铒光纤作为可饱和吸收体，与光纤光栅配合构成动态窄带滤波系统，有效抑制多模竞争；随后，选择17.5 m长的超高数值孔径光纤作为DRF介质，通过瑞利散射光的相干反馈作用，显著抑制相位噪声，从而实现线宽的有效压窄（如图2所示）。该光纤弥补了传统标准单模光纤瑞利反馈系数低，往往需要数十公里才能提供有效反馈的局限性，有效提高了激光系统的紧凑性。实验结果表明，在引入DRF机制后，激光线宽被有效压窄，从初始的1050 Hz降至185 Hz，该线宽性能优于已报道的1.6 μm单频光纤激光器（如图3所示）。该激光器最终在1608.75 nm波长处实现光信噪比优于83 dB，功率6.9 mW的激光输出，相对强度噪声低于-143 dB/Hz，并表现出良好的长期功率稳定性。本研究为1.6 μm波段高性能窄线宽光纤激光器的设计与实现提供了一种结构紧凑、性能可靠的方案参考，对推动相干光通信、高精度光学传感及新一代激光雷达等领域的应用发展具有积极意义。

图1光纤激光器的实验装置。WDM：波分复用器，HEDF：自制掺铒光纤，CIR：环行器，SA：可饱和吸收体，FBG：光纤布拉格光栅，PC：偏振控器，DRF：分布式瑞利反馈，OC：光耦合器

图2 超窄线宽1.6 μm单频光纤激光器的工作原理。(a) SA和FBG1同时使用实现单纵模激光输出； (b) 激光通过DRF结构后的线宽压窄过程

图3 (a) 激光线宽结果; (b) 激光线宽随泵浦功率变化关系; (c) 线宽性能对比