研究人員展示了首個可見波長飛秒光纖激光器

研究人員已經(jīng)開發(fā)出第一種能夠在電磁波譜可見范圍內(nèi)產(chǎn)生飛秒脈沖的光纖激光器。光纖激光器產(chǎn)生超短、明亮的可見波長脈沖，可用于各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用以及材料加工等其他領(lǐng)域。 可見飛秒脈沖通常使用復(fù)雜和固有的低效率設(shè)置獲得。

盡管光纖激光器因其堅固/可靠、占地面積小、效率高、成本低和亮度高而成為一種非常有前途的替代方案，但到目前為止，還不可能直接用這種激光器產(chǎn)生持續(xù)時間在飛秒(10-15秒)范圍內(nèi)的可見脈沖。 來自加拿大拉瓦爾大學(xué)的研究小組負(fù)責(zé)人rsamal vallsame說：“我們的飛秒光纖激光器在可見光譜中工作的演示為新型可靠、高效和緊湊的超快激光器鋪平了道路”。

光纖激光器的實驗設(shè)置 在《光學(xué)快報》(Optics Letters)上，研究人員描述了他們的新型激光器，該激光器基于鑭系元素?fù)诫s的氟化物光纖。該激光器發(fā)射紅光635nm，實現(xiàn)壓縮脈沖，持續(xù)時間為168fs，峰值功率為0.73kW，重復(fù)頻率為137 MHz。使用商用藍(lán)色激光二極管作為光源或泵浦源，有助于使整體設(shè)計堅固，緊湊和經(jīng)濟高效。

參與該項目的博士生瑪麗- pier Lord說：“如果在不久的將來可以實現(xiàn)更高的能量和功率，那么許多應(yīng)用都可以從這種類型的激光器中受益。潛在的應(yīng)用包括高精度、高質(zhì)量的生物組織消融和雙光子激發(fā)顯微鏡。飛秒激光脈沖還允許在材料加工過程中進(jìn)行冷燒蝕，因為它不會產(chǎn)生熱效應(yīng)，因此(比長脈沖)可以更清潔地切割。”

從光纖激光器獲得可見光

在光纖激光器中，摻稀土元素的光纖作為激光介質(zhì)。雖然光纖激光器是最簡單、堅固和可靠的高亮度激光系統(tǒng)之一，但二氧化硅光纖的使用往往將其限制在近紅外光譜區(qū)域。vallsame的團(tuán)隊一直致力于通過使用氟化物而不是二氧化硅制成的纖維來擴展這些激光源的光譜范圍。 Lord說：“我們以前專注于開發(fā)中紅外光纖激光器，但最近對可見光光纖激光器產(chǎn)生了興趣。盡管這種激光器缺乏緊湊和高效的泵浦源，長期以來阻礙了它們的發(fā)展，但最近在藍(lán)色光譜中工作的半導(dǎo)體激光源的出現(xiàn)，為開發(fā)高效的可見光纖激光器提供了關(guān)鍵技術(shù)?！?/p>

在展示了連續(xù)發(fā)射可見波長的光纖激光器之后，研究人員希望將這一進(jìn)展擴展到超快脈沖源。由于氟化物纖維制造工藝的改進(jìn)，現(xiàn)在有可能獲得對開發(fā)高效可見光纖激光器至關(guān)重要的性能的鑭系摻雜纖維。

將技術(shù)集成到新型激光器中

vallsamade團(tuán)隊開發(fā)的新型脈沖光纖激光器將鑭系摻雜氟化物光纖與市售的藍(lán)色二極管泵浦激光器結(jié)合在一起。為了產(chǎn)生并保持脈沖輸出，研究人員還必須弄清楚如何仔細(xì)管理光纖中的光偏振。 合著者米歇爾·奧利維爾說：“在新波長下開發(fā)激光器，光學(xué)元件的材料特性與以前使用的不同，有時會很棘手。

然而，我們的實驗表明，我們的激光器的性能與我們的模擬非常吻合。這證實了該系統(tǒng)的良好表現(xiàn)和理解，并且該系統(tǒng)的重要參數(shù)得到了正確的表征，并很好地適應(yīng)了脈沖激光器，特別是我們使用的光纖的特性?！?接下來，研究人員希望通過使整個裝置完全單片化來改進(jìn)技術(shù)，這意味著單個光纖尾纖光學(xué)元件都將直接相互連接。這將減少裝置的光學(xué)損耗，提高效率，使激光器更加可靠、緊湊和堅固。他們還在研究提高激光脈沖能量、脈沖持續(xù)時間和平均功率的不同途徑。

審核編輯：劉清