高功率2.0 μm掺铥飞秒脉冲光纤激光器：半导体被动锁模研究

"这篇论文介绍了高功率被动锁模2.0 μm掺铥飞秒脉冲光纤激光器的实验成果，使用半导体可饱和吸收镜和宽带全反射镜构建线型法布里珀罗腔，由自制1550 nm连续掺铒光纤激光器抽运。在312 mW抽运功率下产生53 MHz重复频率的锁模脉冲，而472 mW抽运功率时，平均输出功率达50 mW，单脉冲能量为0.94 nJ，脉冲宽度907 fs，中心波长1939.5 nm，3 dB光谱带宽4.6 nm。" 这篇科研文章涉及的激光技术是基于光纤的飞秒脉冲激光，特别是集中在2.0微米波段的掺铥光纤激光器。掺铥光纤被用于这个系统，因为它能有效地吸收1550 nm的抽运光并发射在2微米附近的光，这个波段对许多应用，如生物医学成像、材料加工和大气探测等具有吸引力。 论文的核心在于实现高功率的被动锁模操作。被动锁模是一种激光振荡模式，其中非线性效应（如四波混频或受激布里渊散射）与腔内损耗的瞬态变化相结合，使得激光输出以稳定的短脉冲形式出现。在这种情况下，半导体可饱和吸收镜（SESAM）被用作锁模机制的关键组件，它的作用是在高光强时增加吸收，从而控制激光腔内的脉冲形成。 实验结果显示，当抽运功率达到312毫瓦时，激光器开始产生53兆赫兹重复频率的稳定锁模脉冲序列。随着抽运功率进一步提升至472毫瓦，平均输出功率增至50毫瓦，单个脉冲的能量达到了0.94纳米焦耳。这些锁模脉冲的宽度仅为907飞秒，这意味着它们具有极短的持续时间，适合进行超快过程的研究和精密的材料加工。激光的中心波长位于1939.5纳米，3dB光谱带宽为4.6纳米，这表明激光具有相对窄的光谱宽度，有助于保持脉冲质量。 这项研究成功地展示了2.0微米掺铥飞秒脉冲光纤激光器的高效被动锁模性能，为高功率、超短脉冲光源在多个领域的应用提供了新的可能。未来的研究可能会进一步优化激光器的设计，提高输出功率，或者探索更广泛的调谐范围，以满足更多样化的需求。