由于受到物理因素和技术因素等方面的影响，单纤激光的输出功率很难进一步提升^[1]。目前，实现光纤激光器输出功率进一步提升的有效方法是光束合成^[2-3]。为保证光束合成的效率和质量，要求合成激光子束具有窄线宽和高光束质量的特性，且光谱线宽越窄，合成效果越好^[4-5]。目前，基于全光纤结构的光纤激光器最高输出功率达到3.7 kW，但是其光谱线宽为80 GHz^[6]，而半高全宽为20 GHz的全光纤激光器的最高输出功率为2.19 kW（22.8 GHz），但是其输出光束质量较差（M²＝1.46）^[7]。最近，我们通过受激布里渊散射（SBS）效应抑制和模式控制技术，在22 GHz线宽下实现了2.62 kW激光输出，光束质量接近衍射极限。

基于主振荡功率放大结构搭建了1064 nm窄线宽光纤激光系统，种子源基于单频激光器，使用白噪声信号进行相位调制，使光谱展宽为21.7 GHz，通过优化白噪声信号使输出光谱更为平坦，并对放大级光纤长度进行优化，从而有效抑制了SBS效应。另外，通过弯曲增益光纤、优化泵浦方式等方法抑制模式不稳定（MI）效应，最终得到了2.62 kW窄线宽激光输出，输出功率与返回光功率随泵浦功率变化如图1所示。当泵浦功率为3450 W时，激光器的输出功率为2625 W，光光效率为76%，输出功率增长过程中，返回光功率由于SBS效应呈现非线性增长趋势。

图 1. 激光输出功率与返回功率随泵浦功率的变化

Fig. 1. Output power and backward power vs pump power of fiber laser

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不同输出功率下的光束质量如图2所示。种子源的光束质量为M_x²＝1.217，M_y²＝1.208，随着输出功率的增加，激光光束质量没有发生明显劣化，在最高输出功率下，光束质量为M_x²＝1.273，M_y²＝1.255，在激光功率增长过程中没有发生MI效应。

图 2. 窄线宽光纤激光器不同输出功率下的光束质量

Fig. 2. Beam quality factors at different output powers of narrow linewidth fiber laser

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不同输出功率下的输出光谱和返回光光谱如图3所示。从输出光谱上看，随着输出功率的提升，输出光谱线宽不变，当输出功率为2625 W时，光谱线宽仍为21.7 GHz，拉曼光抑制比达到75 dB。从返回光光谱上看，随着输出功率的增加，返回光光谱强度增加，当输出功率达到2625 W时，返回光光谱中产生自脉冲峰，这说明该实验系统的SBS阈值为2625 W，输出功率的进一步提升受限于SBS效应。

图 3. 光纤激光器在不同输出功率下的输出光谱和返回光光谱

Fig. 3. Output spectrum and backward spectrum of fiber laser at different output power

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综上所述，我们基于主振荡功率放大结构实现了2.62 kW窄线宽激光输出，光谱线宽为21.7 GHz，光束质量接近衍射极限，这是全光纤激光器在该光谱线宽下实现的最高输出功率。输出功率的进一步提升受限于SBS效应，下一步我们还将进一步探索SBS效应的抑制方法，在保持光谱线宽的情况下实现更高功率激光输出。