本文介绍的研究由Yu Wen、Chun Zhang、Chenxu Liu等来自中国工程物理研究院激光聚变研究中心（Laser Fusion Research Center, China Academy of Engineering Physics）的科研团队完成，发表于期刊《Photonics》2024年第11卷，文章标题为《SBS Mitigation by Manipulating the Injecting Polarization Direction in a High-Power Monolithic PM Amplifier》。
该研究属于高功率光纤激光器领域，重点关注窄线宽偏振保持（Polarization-Maintaining, PM）光纤放大器中受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS）的抑制问题。SBS是限制窄线宽光纤放大器功率提升的主要非线性效应，其通过前向传输信号光与后向斯托克斯光的非线性能量转移，可能引发破坏性巨脉冲。尽管已有多种SBS抑制策略（如大模场光纤、相位调制种子等），但这些方法通常需要复杂系统改造或牺牲性能。偏振作为PM光纤的核心特性，其方向对SBS的影响此前虽有零星研究（如Spring 2005年报道的NPRO激光器实验），但针对高功率单片集成PM放大器中的偏振依赖性SBS行为及其调控机制尚未系统探索。本研究旨在通过操控注入偏振方向抑制SBS，同时通过终端偏振控制技术恢复线性偏振输出，为高功率PM放大器的设计提供新思路。
研究采用单频光纤激光器（1064 nm）作为种子源，通过谱展宽模块（SBM）将线宽增至11.5 GHz以预抑制SBS。前置放大器采用两级前向泵浦结构，将种子光提升至19 W，后接三端口隔离器（ISO）阻挡后向斯托克斯光。主放大器由10米长PM-YDF（掺镱保偏光纤，芯径20 μm/包层400 μm）构成，采用反向泵浦配置（5个976 nm激光二极管），并通过两个自制包层功率剥离器（CPS）去除残余泵浦和包层信号。光纤弯曲直径严格控制在10 cm以抑制高阶模。输出端采用石英块（QBH）和准直器实现自由空间传输。
通过商用熔接机旋转PM光纤慢轴方向，实现注入偏振角（0°~90°）的精确调控。SBS阈值定义为后向光功率占比达0.01%时的输出功率，通过功率计和光学频谱分析仪（OSA）监测。偏振消光比（PER）由半波片（HWP）和偏振器测定，计算公式为10log(功率1/功率2）。实验首次发现SBS阈值随偏振角呈对称变化趋势：当偏振角为45°时，SBS阈值达1073 W，较0°时的641 W提升67%，但此时PER降至0.8 dB（±0.12 dB不确定度），表明输出光变为椭圆偏振态。
为恢复线性偏振，研究团队在输出端插入四分之一波片（QWP），通过手动调节将椭圆偏振态转换为线性偏振（图5a）。然而，随着输出功率升至500 W，主放大器内镱离子增益产生的热噪声导致偏振波动加剧（标准偏差SD=0.287），手动调节失效。通过将冷却温度从20°C降至3°C，热耗散效率提升，500 W时偏振波动显著降低（SD=0.036），并在1 kW功率下实现可控线性偏振输出（PER波动率0.334）。
该研究首次在高功率单片PM放大器中证实：通过45°偏振角注入可使SBS阈值提升67%，并结合终端QWP调控与低温散热，实现了1 kW级线性偏振输出。其科学价值在于揭示了高功率条件下偏振-热-SBS的三者耦合机制，应用价值则为窄线宽PM放大器的功率升级提供了无需复杂改造的解决方案（表1对比显示其SBS抑制率优于非均匀掺杂等传统方法）。
研究指出，结合自动反馈算法（如机器学习控制QWP）可进一步提升系统稳定性，这为未来万瓦级PM放大器的偏振管理提供了技术路径（见讨论部分）。实验采用的熔接角度精确控制技术（图1）亦可推广至其他保偏器件加工领域。