Framväxten av ultrasnabb laserpulsgenerering, som markerar en betydande milstolpe inom laservetenskap, har utlöst otroliga framsteg inom ett brett spektrum av discipliner, som omfattar industriella tillämpningar, energiteknik, biovetenskap och mer. Bland de olika laserplattformarna som har utvecklats har femtosekundoscillatorer av fiber, uppskattade för sin kompakta design, enastående prestanda och kostnadseffektivitet, blivit en av de vanligaste teknologierna för generering av femtosekundpulser.

Deras arbetsvåglängder är dock huvudsakligen begränsade till det infraröda området, som sträcker sig från 0,9-3,5 μm, vilket i sin tur har begränsat deras tillämpbarhet i många applikationer som kräver ljuskällor vid synliga våglängder (390-780 nm). Att expandera kompakta femtosekundsfiberoscillatorer till nya synliga våglängder har länge varit ett utmanande men ivrigt eftersträvat mål inom laservetenskap.

För närvarande använder majoriteten av synliga fiberlasrar sällsynta jordartsmetalldopade fluorfibrer, såsom Pr ³⁺ , som det effektiva förstärkningsmediet. Under årens lopp har anmärkningsvärda framsteg gjorts när det gäller att utveckla våglängdsavstämbara, högeffekts, Q-switchade och lägeslåsta synliga fiberlasrar.

Men trots de betydande framstegen i den nära-infraröda regionen, är det fortfarande en exceptionellt utmanande uppgift att uppnå femtosekundslägeslåsning i synliga fiberlasrar. Denna utmaning tillskrivs underutvecklingen av ultrasnabba optikkomponenter vid synliga våglängder, begränsad tillgänglighet av högpresterande synliga modulatorer och den extremt normala spridningen som påträffas i synliga fiberlaserhåligheter.

Den senaste tidens uppmärksamhet har fokuserat på femtosekund-modlåsta fiberoscillatorer i nära-infrarött med hjälp av en fasförspänd olinjär förstärkande loopspegel (PB-NALM). PB-NALM eliminerar behovet av långa intrakavitetsfibrer för att ackumulera fasförskjutningar.

Denna innovation underlättar inte bara inställningsflexibilitet och drift med lång livslängd utan ger också en möjlighet att hantera intrakavitetsspridningen i ett större parameterutrymme från normala till anomala spridningsregimer. Följaktligen förväntas det katalysera ett genombrott i direkt femtosekundslägeslåsning av synlig fiberlaser och driva fiberfemtosekundoscillatorer in i det synliga bandet.

Forskare från Fujian Key Laboratory of Ultrafast Laser Technology and Applications vid Xiamen University utvecklade nyligen en femtosekund fiberoscillator och förstärkare med synligt ljusläge, som rapporterats i Advanced Photonics Nexus .

Fiberfemtosekundoscillatorn, som avger rött ljus vid 635 nm, använder en hålighetskonfiguration med figur nio. Den tillämpar en dubbelklädd Pr ³⁺ -dopad fluoridfiber som det synliga förstärkningsmediet, innehåller en synlig våglängd PB-NALM för lägeslåsning och använder ett par anpassade högeffektiva diffraktionsgitter med hög spårdensitet för dispersionshantering. En synlig självstartande lägeslåsning etablerad av PB-NALM ger direkt röda laserpulser med en pulslängd på 199 fs och en repetitionshastighet på 53,957 MHz från oscillatorn.

Exakt kontroll av gitterparavståndet kan växla pulstillståndet från en dissipativ eller sträckt pulssoliton till en konventionell soliton. Dessutom förstärker ett pip-pulsförstärkningssystem som är byggt vid sidan av oscillatorn laserns prestanda enormt, vilket resulterar i en genomsnittlig uteffekt över 1 W, en pulsenergi på 19,55 nJ och en pulserad pulslängd på 230 fs.

Prof. Zhengqian Luo, chef för avdelningen för elektronikteknik vid Xiamen University, säger:"Vårt resultat representerar ett konkret steg mot högeffekts femtosekundfiberlasrar som täcker det synliga spektralområdet och kan ha viktiga tillämpningar inom industriell bearbetning, biomedicin och vetenskaplig forskning ."

Författarna räknar med att deras nya system för högpresterande lasergenerering av femtosekundfiber med synligt ljus kommer att lägga grunden för femtosekundfiberlasrar för synligt ljus för att tjäna i applikationer som speciell materialprecisionsbearbetning, biomedicin, undervattensdetektion och optiska atomklockor.

Mer information: Jinhai Zou et al, 635 nm femtosekund fiberlaseroscillator och förstärkare, Advanced Photonics Nexus (2024). DOI:10.1117/1.APN.3.2.026004

Tillhandahålls av SPIE