Thulium掺杂全光纤放大器：实现120.4W高功率皮秒脉冲与超连续谱

本文研究了掺thulium（Thulium）的全光纤放大器在产生高平均功率皮秒脉冲和超连续谱方面的应用。Thulium是一种稀有-earth元素，因其在光纤放大器中的高效光放大特性而备受关注，尤其是在红外区域，如2微米波段。研究人员在中国北京理工大学的激光工程研究所进行了一项创新实验，设计并实现了具有高重复率的紧凑型光纤振荡器，旨在克服后期光纤放大器中非线性效应带来的负面影响。 该系统的光纤主振荡器与功率放大器结合，形成了一个皮秒脉冲源，其平均输出功率达到了惊人的120.4瓦特。这个功率级别对于基于2微米波长的飞秒或皮秒脉冲激光系统来说是前所未有的，特别值得注意的是，这标志着平均功率超过100瓦特的ultrashort（超短）脉冲激光器首次被实现。这种高功率输出对于许多领域，如材料加工、光通信和精密测量等，都具有重要意义。 为了达到如此高的平均功率，研究团队精心设计了光纤振荡器，确保了333.75兆赫兹的高重复频率，从而在后续的光纤放大器阶段可以有效地利用非线性效应。然而，通过降低振荡器的重复率和脉冲持续时间，他们也展示了另一种策略，即增强光纤的非线性效应，这可能用于产生更宽的光谱范围，即所谓的超连续谱。这种超连续谱是由不同频率成分混合而成的，具有广泛的应用，包括光学通信、光谱分析以及光生物学研究。 这篇研究论文不仅报告了一项重要的技术突破，还提供了对如何优化光纤放大器性能以适应不同应用场景的新见解。它对于推动皮秒激光技术和全光纤放大器的发展，以及探索更高效的光能量利用具有深远的影响。未来的研究可能集中在进一步提升功率水平、优化非线性过程控制，以及研究这些高功率皮秒脉冲在不同领域的潜在应用。