上海光機(jī)所在摻釹石英光纖全正色散鎖模激光輸出研究方面取得進(jìn)展

近日，中科院上海光機(jī)所先進(jìn)激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心于飛研究員與胡麗麗研究員團(tuán)隊(duì)，基于改進(jìn)的溶膠凝膠法制備了高摻雜、高均勻性摻釹石英光纖，并基于該光纖實(shí)現(xiàn)0.9 μm和1.06 μm的全正色散鎖模激光輸出，相關(guān)成果以“Mode-locked fiber lasers at 1064 nm and 910 nm wavelengths using Nd3+-doped silica fiber”為題發(fā)表于Chinese Optics Letters。

Nd³⁺具有0.9 μm、1.06 μm、1.31 μm等豐富的激光發(fā)射能級(jí)，其中0.9 μm激光可直接用于泵浦摻Y(jié)b³⁺激光材料、大氣探測(cè)和生物雙光子成像，同時(shí)其倍頻產(chǎn)生的深藍(lán)激光在水下通信、原子冷卻、激光存儲(chǔ)及激光加工等領(lǐng)域具有重大意義。摻Nd³⁺石英光纖激光器具有輕量化、波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)、光束質(zhì)量高、易于實(shí)現(xiàn)高重復(fù)頻率、通過(guò)光束合成可獲得大脈沖能量等優(yōu)點(diǎn)使其成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

在本研究中，研究團(tuán)隊(duì)使用改進(jìn)的溶膠凝膠法制備了摻雜濃度為18300 ppm的高性能摻釹石英光纖，使用該光纖搭建了0.9 μm和1.06 μm的全正色散鎖模光纖激光器。對(duì)于1.06 μm脈沖光纖激光器而言，其輸出脈沖能量和脈寬分別為 1.14 nJ 和 5.75 ps，斜率效率為 7.2%。對(duì)于0.9 μm的脈沖光纖激光器，利用增益引導(dǎo)孤子機(jī)制，不使用濾波器即實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定鎖模，其輸出脈沖能量和脈寬分別為 2.7 nJ 和 26.7 ns，斜率效率1.44 %。此外，研究人員還探究了濾波器帶寬對(duì)于耗散孤子鎖模的影響。更窄帶寬濾波器更有利于壓縮脈沖寬度降低鎖模閾值。該研究展現(xiàn)了改進(jìn)的溶膠凝膠法制備的高性能摻釹石英光纖在研制0.9 μm和1.06 μm脈沖光纖激光器方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

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圖1. 1.06μm脈沖鎖模激光器光譜與脈沖序列

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圖2. 0.9μm脈沖鎖模激光器光譜與脈沖序列

相關(guān)工作得到山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等支持。

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