见光超快光纤激光研究中取得重要进展

近日，厦门大学电子科学与技术学院罗正钱教授课题组在可见光超快光纤激光研究中取得重要进展，相关成果以“Towards visible-wavelength passively mode-locked lasers in all-fibre format”为题发表在国际光电子学权威期刊《Light: Science & Applications》（Light: Science & Applications 9:61,2020）上。

相比价格昂贵/体积庞大的钛宝石飞秒激光器，锁模皮秒/飞秒光纤激光器具有小型化、光束质量好、稳定性佳、低成本且免维护等优点，在激光材料加工、国防军事、生物医学、精密测量、生物光子学、超快光谱学、光通信、科学研究等重要领域有着广泛的应用。然而，目前被动锁模光纤激光器工作波段仍主要局限在近红外1-2 μm光谱区域，在可见光波段（380-760 nm）却几乎未有进展。如何实现可见光被动锁模光纤激光器，直接产生小型化、低成本且高性能的可见光超快激光，是一直困扰超快激光研究领域的一个难题。在这项研究中，罗正钱教授课题组通过数值求解金兹伯格-朗道方程，发现耗散孤子谐振机制利于可见光波段超大色散光纤腔被动锁模脉冲的稳定建立(如图1)。

图1.可见光被动锁模光纤激光器的数值模拟结果。（a）脉冲演化；（b）相应的光谱演化；（c）脉冲时域波形（实线）和相应的频率啁啾（虚线）；（d）锁模激光光谱

基于数值模拟的结果，课题组采用Pr/Yb共掺ZBLAN光纤作为可见光增益介质，利用非线性放大环镜作为锁模器，首次实验实现了小型化可见光被动锁模光纤激光器，获得锁模中心波长为635 nm（红光）的皮秒脉冲激光（见图2）。该研究成果是在可见光范围内向小型化超快光纤激光器迈出的重要一步。将为可见光超快光纤激光在精密光谱学、生物医学、显微成像、光通信、科学研究等领域的应用奠定基础，具有很好的研究潜力和应用价值。

图2.(a)可见光全光纤被动锁模激光器的实验装置图，(b-e)在93 mW泵浦功率下锁模光纤激光器的输出特性

厦门大学为该论文的第一署名单位，电子科学与技术学院博士研究生邹金海为论文第一作者，罗正钱教授为论文通讯作者。该研究受到国家自然科学基金、福建省杰出青年基金、福建省特支‘双百’青年拔尖人才项目以及厦门大学南强青年拔尖人才项目的支持。（厦门大学）