上海光机所在掺钕石英光纤全正色散锁模激光输出研究方面取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部特种玻璃与光纤研究中心于飞研究员与胡丽丽研究员团队，基于改进的溶胶凝胶法制备了高掺杂、高均匀性掺钕石英光纤，并基于该光纤实现0.9 μm和1.06 μm的全正色散锁模激光输出，相关成果以“Mode-locked fiber lasers at 1064 nm and 910 nm wavelengths using Nd³⁺-doped silica fiber”为题发表于Chinese Optics Letters。

Nd³⁺具有0.9 μm、1.06 μm、1.31 μm等丰富的激光发射能级，其中0.9 μm激光可直接用于泵浦掺Yb³⁺激光材料、大气探测和生物双光子成像，同时其倍频产生的深蓝激光在水下通信、原子冷却、激光存储及激光加工等领域具有重大意义。掺Nd³⁺石英光纤激光器具有轻量化、波长连续可调、光束质量高、易于实现高重复频率、通过光束合成可获得大脉冲能量等优点使其成为近年来的研究热点。

在本研究中，研究团队使用改进的溶胶凝胶法制备了掺杂浓度为18300 ppm的高性能掺钕石英光纤，使用该光纤搭建了0.9 μm和1.06 μm的全正色散锁模光纤激光器。对于1.06 μm脉冲光纤激光器而言，其输出脉冲能量和脉宽分别为 1.14 nJ 和 5.75 ps，斜率效率为 7.2%。对于0.9 μm的脉冲光纤激光器，利用增益引导孤子机制，不使用滤波器即实现稳定锁模，其输出脉冲能量和脉宽分别为 2.7 nJ 和 26.7 ns，斜率效率1.44 %。此外，研究人员还探究了滤波器带宽对于耗散孤子锁模的影响。更窄带宽滤波器更有利于压缩脉冲宽度降低锁模阈值。该研究展现了改进的溶胶凝胶法制备的高性能掺钕石英光纤在研制0.9 μm和1.06 μm脉冲光纤激光器方面具有广泛的应用前景。

相关工作得到山东省重点研发计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金项目等支持。

图1 1.06μm脉冲锁模激光器光谱与脉冲序列

图2 0.9μm脉冲锁模激光器光谱与脉冲序列

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