日前，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率光纖激光技術實驗室在特殊波長的飛秒超快光纖激光器研制方向取得重要進展。研究團隊首次報道了一種基于色散管理、全保偏九字腔的978 nm飛秒摻鐿光纖激光器。相關研究成果以“Generation of 978 nm dispersion-managed solitons from a polarization-maintaining Yb-doped figure-of-9 fiber laser”為題發(fā)表在Optics Letters上。

圖1. 978 nm九字腔色散管理孤子光纖激光器實驗裝置圖

978nm摻鐿飛秒鎖模光纖激光器因其獨特的應用價值而備受關注。然而，由于Yb3+在978 nm波長附近的吸收截面近似等于發(fā)射截面，為了在這個波長獲得高性能激光輸出，必須克服978 nm處的激光自吸收和1030 nm附近的放大自發(fā)輻射（ASE）等問題。另一方面，Yb3+在978 nm附近的增益帶寬相對較窄，這進一步增加了在該波長下獲得飛秒激光脈沖的難度。因此，與1 μm以上的傳統(tǒng)摻鐿鎖模光纖激光器相比，實現(xiàn)這種978 nm的飛秒光纖激光器面臨著更大挑戰(zhàn)。

針對上述問題，研究團隊采用基于九字腔結構的非線性放大環(huán)鏡（NALM）技術成功實現(xiàn)了978 nm處色散管理孤子的穩(wěn)定輸出。實驗中通過控制激光腔內(nèi)各色散元件的參數(shù)有效地管理了腔內(nèi)總色散，并引入濾波器來抑制1030 nm的ASE，最終獲得了具有14.4 nm光譜帶寬和175 fs的高相干激光脈沖。此外，激光腔由全保偏光纖器件組成，能夠有效抗溫度、震動等環(huán)境擾動，確保了鎖模脈沖的長期穩(wěn)定性。數(shù)值模擬結果表明，978 nm色散管理孤子的光譜寬度主要受限于Yb3+在相關波長附近的增益帶寬。未來可以利用非線性效應在腔外進一步展寬光譜，從而在這個特殊波長實現(xiàn)更窄脈寬的激光輸出。該研究實現(xiàn)的978 nm鎖模脈沖是迄今為止報道的相關波長超快光纖激光器中能夠輸出的最短脈沖，在水下通信和太赫茲波產(chǎn)生等領域具有良好的應用前景。

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