Фемтосекундный волоконный лазерный генератор и усилитель с длиной волны 635 нм
В Advanced Photonics Nexus сообщается о разработке фемтосекундного волоконного генератора и усилителя с синхронизацией мод видимого света, излучающего красный свет с длиной волны 635 нм и имеющего конфигурацию резонатора в виде девятки. В качестве усиливающей среды видимого диапазона используется фторидное волокно с двойной оболочкой. Видимая самозапускающаяся синхронизация мод напрямую генерирует красные лазерные импульсы с длительностью импульса 199 фс и частотой повторения 53,957 МГц от генератора. Точный контроль расстояния между парами решеток может переключить состояние импульса с диссипативного солитона или солитона с растянутыми импульсами на обычный солитон. Система усиления чирпированных импульсов в генераторе значительно повышает производительность лазера, в результате чего средняя выходная мощность превышает 1 Вт, энергия импульса составляет 19,55 нДж, а длительность импульса с дечирпированием составляет 230 фс.
Фемтосекундный волоконный генератор и усилитель видимого света (схема; вставка, фотография).
Авторы и права: Дж. Цзоу, К. Руан и др.
Появление сверхбыстрой генерации лазерных импульсов, ставшее важной вехой в лазерной науке, привело к невероятному прогрессу в широком спектре дисциплин, включая промышленные применения, энергетические технологии, науки о жизни и многое другое. Среди различных лазерных платформ, которые были разработаны, волоконные фемтосекундные генераторы, известные своей компактной конструкцией, выдающимися характеристиками и экономической эффективностью, стали одной из основных технологий генерации фемтосекундных импульсов.
Однако их рабочие длины волн преимущественно ограничены инфракрасным диапазоном и составляют 0,9–3,5 мкм, что, в свою очередь, ограничивает их применимость во многих приложениях, требующих источников света видимых длин волн (390–780 нм). Расширение компактных фемтосекундных волоконных генераторов на новые видимые длины волн уже давно является сложной, но страстно преследуемой целью в лазерной науке.
В настоящее время в большинстве волоконных лазеров видимого диапазона в качестве эффективной усиливающей среды используются фторидные волокна, легированные редкоземельными элементами, например Pr3+. За прошедшие годы были достигнуты значительные успехи в разработке мощных волоконных лазеров видимого диапазона с перестраиваемой длиной волны, модуляцией добротности и синхронизацией мод.
Однако, несмотря на значительный прогресс в ближней инфракрасной области, достижение фемтосекундной синхронизации мод в волоконных лазерах видимого диапазона остается исключительно сложной задачей. Эта проблема объясняется недостаточной разработкой сверхбыстрых оптических компонентов видимого диапазона волн, ограниченной доступностью высокопроизводительных видимых модуляторов и чрезвычайно нормальной дисперсией, наблюдаемой в резонаторах видимых волоконных лазеров.
В последнее время внимание было сосредоточено на фемтосекундных волоконных генераторах с синхронизацией мод в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием фазосмещенного нелинейного усилительного петлевого зеркала (PB-NALM). PB-NALM устраняет необходимость в длинных внутриполостных волокнах для накопления фазовых сдвигов.
Это нововведение не только обеспечивает гибкость настройки и долговечность эксплуатации, но также дает возможность управлять внутрирезонаторной дисперсией в более широком пространстве параметров от нормального до аномального режима дисперсии. Следовательно, ожидается, что он станет катализатором прорыва в области прямой фемтосекундной синхронизации мод волоконного лазера видимого диапазона и продвижения волоконных фемтосекундных генераторов в видимый диапазон.
Типичные характеристики фемтосекундного волоконного генератора видимого света.
(а) Оптические спектры операций синхронизации мод и непрерывных волн.
(b) Осциллограмма последовательности импульсов (вставка: снимок экрана осциллограммы).
(c) Автокорреляционная трасса выходных импульсов.
(d) РЧ-спектр на основной частоте (вставка: широкополосный РЧ-спектр; полоса обзора 3 ГГц).
Авторы и права: Дж. Цзоу, К. Руан и др.
Исследователи из Фуцзяньской ключевой лаборатории сверхбыстрых лазерных технологий и приложений в Университете Сямэнь недавно разработали фемтосекундный волоконный генератор и усилитель с синхронизацией мод видимого света, как сообщается в Advanced Photonics Nexus.
Волоконный фемтосекундный генератор, излучающий красный свет с длиной волны 635 нм, имеет конфигурацию резонатора в виде девятки. В качестве усиливающей среды видимого диапазона используется фторидное волокно с двойной оболочкой, легированное Pr3+, PB-NALM видимой длины волны для синхронизации мод и пара специализированных высокоэффективных дифракционных решеток с высокой плотностью канавок для управление дисперсией. Видимая самозапускающаяся синхронизация мод, установленная PB-NALM, напрямую генерирует красные лазерные импульсы с длительностью импульса 199 фс и частотой повторения 53,957 МГц от генератора.
Точный контроль расстояния между парами решеток может переключить состояние импульса с диссипативного солитона или солитона с растянутыми импульсами на обычный солитон. Кроме того, система усиления чирпированных импульсов, встроенная в генератор, значительно повышает производительность лазера, в результате чего средняя выходная мощность превышает 1 Вт, энергия импульса составляет 19,55 нДж, а длительность импульса с дечирпированием составляет 230 фс.
Профессор Чжэнцянь Луо, заведующий кафедрой электронной инженерии Университета Сямэнь, говорит: «Наш результат представляет собой конкретный шаг на пути к созданию мощных фемтосекундных волоконных лазеров, охватывающих видимую область спектра, и может иметь важные применения в промышленной обработке, биомедицине и научных исследованиях."
Авторы ожидают, что их новая схема генерации высокопроизводительных фемтосекундных волоконных лазеров видимого света заложит основу для фемтосекундных волоконных лазеров видимого света, которые будут использоваться в таких приложениях, как прецизионная обработка специальных материалов, биомедицина, подводное обнаружение и оптические атомные часы.
