超強(qiáng)激光科學(xué)卓越創(chuàng)新簡報

(第四百九十四期)

2024年3月26日

上海光機(jī)所在低重頻摻釹九字腔超快光纖激光器取得進(jìn)展

近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部研究團(tuán)隊，在915 nm波段首次報道了一種低重頻全保偏九字腔光纖激光器。相關(guān)研究成果以“Low repetition rate 915 nm figure-9 ultrafast laser with all-fiber structure”為題發(fā)表于Optics Express。

波長在900 nm附近的激光因其在硅基探測器上的高響應(yīng)度而備受光學(xué)測量領(lǐng)域青睞。該波段下的低重頻光纖激光器可以有效的減少飛行時間測距（TOF）中的距離模糊，同時具有光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、長期穩(wěn)定等特點，可作為空間探測的理想光源。然而，由于單模光纖的強(qiáng)色散和非線性效應(yīng)，激光很難在長光纖腔中實現(xiàn)單脈沖工作。因此，傳統(tǒng)鎖模光纖激光器的重復(fù)頻率通常被限制在幾十到幾百MHz。

針對上述問題，研究人員提出了一種中心波長在915 nm的低重頻全保偏九字腔光纖激光器。通過設(shè)計和優(yōu)化激光器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了低重頻下的高能量單脈沖輸出。將優(yōu)化后的種子經(jīng)過一級放大，在3.1 MHz的重復(fù)頻率下獲得了脈沖寬度為15.2 ps、單脈沖能量為4.7 nJ的脈沖輸出。激光器的鎖模性能已通過長時間的功率和光譜穩(wěn)定性測試得到證實。這種緊湊且長期可靠的光纖激光器是未來空間激光測距中一種很有前景的光源。

該項工作得到中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會，國家自然科學(xué)基金，上海市自然科學(xué)基金的支持。

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圖1. 915 nm低重頻全保偏九字腔光纖激光器實驗裝置圖

圖2. 輸出功率和光譜的長時間穩(wěn)定性測試及脈沖在頻域和時域的輸出特性