Nd³⁺具有0.9 μm、1.06 μm、1.31 μm等豐富的激光發射能級，其中0.9 μm激光可直接用于泵浦摻Yb³⁺激光材料、大氣探測和生物雙光子成像，同時其倍頻產生的深藍激光在水下通信、原子冷卻、激光存儲及激光加工等領域具有重大意義。摻Nd³⁺石英光纖激光器具有輕量化、波長連續可調、光束質量高、易于實現高重復頻率、通過光束合成可獲得大脈沖能量等優點使其成為近年來的研究熱點。

在本研究中，研究團隊使用改進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%。對于0.9 μm的脈沖光纖激光器，利用增益引導孤子機制，不使用濾波器即實現穩定鎖模，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。該研究展現了改進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用前景。

相關工作得到山東省重點研發計劃、國家重點研發計劃、國家自然科學基金項目等支持。

原文鏈接

圖1 1.06μm脈沖鎖模激光器光譜與脈沖序列

圖2 0.9μm脈沖鎖模激光器光譜與脈沖序列