100 MHz重复频率，39 fs脉宽的掺铒光纤激光器设计

"本文介绍了一种新型的掺铒光纤激光器设计，旨在在不使用高重复频率的情况下产生窄脉冲宽度。该设计方案基于呼吸孤子原理，通过调整腔内光纤的长度和色散特性，实现了100 MHz的重复频率和39 fs的极窄脉冲宽度。" 在激光科学领域，掺铒光纤激光器是一种广泛应用的光源，特别是在精密测量、通信和科学研究中。本研究中提到的掺铒光纤激光器设计采用了非传统的方法来获得超短脉冲。通常，高重复频率会导致脉冲宽度变宽，但该设计通过巧妙地控制光纤的色散特性，成功地在100 MHz的重复频率下实现了39 fs的飞秒脉冲。 首先，设计中利用了具有大色散系数的正负色散光纤，通过缩短这些光纤的长度，保证了腔内的脉冲具有较大的呼吸比。呼吸孤子是一种特殊类型的孤子，其特点是脉冲在时间上呈现出周期性的压缩和展宽，这有助于保持脉冲的质量和稳定性。通过这种方式，激光器能够在非高重复频率下维持窄脉冲。 其次，引入零色散光纤降低了激光器的重复频率。零色散光纤在特定波长下使光的色散效应趋于零，有助于减少脉冲展宽，从而降低重复频率，这对产生短脉冲至关重要。 此外，为了减少腔内脉冲能量的损耗，研究者采用了集成波分复用器和隔离器的光纤混合器，并采用前向抽运方式。这种方法可以有效地提高腔内能量效率，确保脉冲的稳定输出。 最后，通过优化负色散光纤的分布，确定了最佳的输出端位置。这一步对于获得理想的脉冲宽度和光谱宽度至关重要。实验结果显示，该激光器输出的光谱宽度为112 nm，未经色散补偿的直接输出脉冲宽度为68 fs，而经过色散补偿后，脉冲宽度进一步减小到39 fs。在900 mW的抽运功率下，激光器能够提供94.5 mW的平均输出功率。 这种创新的掺铒光纤激光器设计为实现低重复频率下的超短脉冲提供了可能，具有重要的理论和应用价值，尤其是在需要高精度时间分辨或高数据传输速率的领域。其设计思路和实现技术对未来的光纤激光器研究和开发具有重要参考意义。