2.0 μm 掺铥皮秒脉冲光纤激光器：瓦级高功率输出

"本文介绍了一种瓦级输出的全光纤结构2.0 μm掺铥皮秒脉冲光纤激光器的研制，该激光器采用主振荡功率放大(MOPA)结构，种子源由790 nm多模半导体激光器抽运，双包层掺铥光纤作为增益介质，利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)进行锁模，成功实现10.4 MHz的重复频率，最大平均输出功率达到15 mW。经过一级掺铥光纤放大器后，平均功率提升至1.1 W，单脉冲能量105 nJ，脉冲宽度9 ps，峰值功率11.6 kW，中心波长1963 nm，3 dB光谱带宽0.5 nm。" 在激光科学领域，2.0 μm波段的掺铥光纤激光器因其独特的性质，如对生物组织的穿透力强和低水吸收，在医疗、遥感、通信和材料加工等多个领域有着广泛的应用。本文详细阐述了该激光器的设计与实现，主要关注全光纤结构的优势和超快激光技术。 全光纤结构是激光器设计中的一个重要方向，因为它可以减少非线性效应，提高系统的稳定性和可靠性，同时简化系统集成。该激光器采用MOPA结构，由种子源、放大器和锁模器件三部分组成。种子源采用790 nm的多模半导体激光器，这种激光器具有低成本和高效率的优点，适合作为抽运源。双包层掺铥光纤作为增益介质，其特点是可以在2.0 μm波段提供高效的激光增益，同时允许高功率操作。 锁模技术是实现超短脉冲的关键，本文采用的半导体可饱和吸收镜(SESAM)是一种被动锁模器件，它能够通过自相位调制实现稳定的脉冲产生。通过调整SESAM的参数，可以控制激光器的脉冲宽度和重复频率。实验结果显示，该激光器能够产生10.4 MHz的重复频率皮秒脉冲，平均输出功率15 mW，这是在2.0 μm波段的较高水平。 在经过一级掺铥光纤放大器后，激光器的性能得到显著提升，平均功率增加到1.1 W，单脉冲能量达到105 nJ，这使得该激光器适用于能量敏感的应用。9 ps的脉冲宽度表明激光器能够产生非常短的脉冲，对应的峰值功率为11.6 kW，这在材料加工中尤其有用，因为短脉冲可以实现高精度和低热影响区的切割或打标。 此外，激光器的中心波长为1963 nm，3 dB光谱带宽为0.5 nm，这表明激光器具有良好的光谱特性，适合在特定波长下工作的应用。总结来说，该研究展示了一种高性能、全光纤的2.0 μm掺铥皮秒脉冲激光器，其高功率、窄脉冲宽度和稳定的锁模性能为2.0 μm波段的科学研究和工业应用提供了新的可能。