【產(chǎn)通社，1月1日訊】中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所（Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics）官網(wǎng)消息，周佳琦研究員團(tuán)隊(duì)，近期在高功率U波段飛秒激光產(chǎn)生方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“High-power U-band femtosecond laser pulses generated by nonlinear optical gain modulation”為題，發(fā)表于Optics Letters。

U波段（1620-1680 nm）超快激光在溫室氣體檢測、激光雷達(dá)、光通信以及生物成像等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而，該波段處于鉺、銩等常用稀土離子發(fā)射譜的空白區(qū)域，難以借助傳統(tǒng)鎖模激光技術(shù)實(shí)現(xiàn)超快脈沖輸出。目前，產(chǎn)生U波段超快脈沖的主要方法包括超連續(xù)譜產(chǎn)生、孤子自頻移和自相位調(diào)制等，但這些方法普遍存在能量轉(zhuǎn)換效率較低（通常低于20%）、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及調(diào)諧困難等問題，因而在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨較大挑戰(zhàn)。

針對(duì)上述瓶頸問題，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于非線性光學(xué)增益調(diào)制的方法，用于產(chǎn)生U波段超快脈沖。該技術(shù)以1550nm鎖模脈沖作為泵浦光源，與1645 nm單頻種子激光共同耦合進(jìn)入拉曼增益光纖，通過受激拉曼散射效應(yīng)將1550 nm波段的能量轉(zhuǎn)移至1645nm，并同步將單頻連續(xù)激光調(diào)制為超快脈沖。實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖1所示。隨著1550 nm超快脈沖泵浦功率的逐步提高，1645 nm單頻激光在拉曼增益調(diào)制作用下發(fā)生顯著光譜展寬。在泵浦功率為4.3W時(shí)，光譜帶寬約達(dá)20 nm，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了63.2%的高能量轉(zhuǎn)換效率，如圖2所示。同時(shí)，該單頻連續(xù)激光在時(shí)域上被成功調(diào)制為超快脈沖，并能夠被壓縮至接近傅里葉變換極限，如圖3所示。相較于傳統(tǒng)方法，該方案突破了能量轉(zhuǎn)換效率低與調(diào)諧困難的瓶頸：不僅實(shí)現(xiàn)了超過60%的高能量轉(zhuǎn)換效率、覆蓋U波段的寬調(diào)諧能力，產(chǎn)生的超快脈沖也繼承了單頻激光的高相干性；同時(shí)，其全保偏光纖結(jié)構(gòu)兼具低成本、低復(fù)雜度、結(jié)構(gòu)緊湊與環(huán)境穩(wěn)定性好等多重優(yōu)勢(shì)。本研究為開發(fā)高性能U波段超快激光器開辟了全新路徑，奠定了堅(jiān)實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)。

相關(guān)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問官方網(wǎng)站http://siom.cas.cn/xwzx/kydt。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造）    （完）