近日，中國科學院上海光學精密機械研究所空天激光技術與系統(tǒng)部研究團隊提出了一種扭轉Sagnac干涉儀，并將其應用于光纖激光器系統(tǒng)中，實現(xiàn)了鎖模自啟動和脈沖整形，相關研究成果以“Femtosecond fiber laser mode-locked by a twisted Sagnac interferometer”為題發(fā)表于Journal of Lightwave Technology。

光纖Sagnac干涉儀已廣泛應用于導航、傳感和激光等領域。Sagnac干涉儀的共路結構有利有弊。一是光路之間無需進行精確的長度控制，這對于穩(wěn)健的干涉測量至關重要。二是Sagnac光纖環(huán)路的透射率是固定的，無法進行自由調諧，所以傳統(tǒng)的基于Sagnac光纖干涉環(huán)的九字腔鎖模光纖激光器面臨鎖模特性無法靈活調節(jié)的問題。

在這項研究中，研究人員提出了一種扭轉Sagnac干涉儀，其相位偏置可以進行連續(xù)調節(jié)。通過在Sagnac環(huán)路中引入90°熔接，并利用保偏光纖的雙折射，可以引入順、逆時針的線性相移差并進行調節(jié)。當應用于九字腔光纖激光器系統(tǒng)中，設置適當的透射率，便可以實現(xiàn)鎖模的自啟動。實驗結果證明，通過拉伸光纖來改變線性相移差，該激光器可以實現(xiàn)不同工作模式的切換。通過相移差的優(yōu)化，可以在24.5 MHz的重復頻率下產生光譜帶寬為31nm、脈沖持續(xù)時間為160 fs的激光脈沖。

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圖1.扭轉光纖Sagnac干涉儀示意圖。

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圖2.基于扭轉光纖Sagnac干涉儀鎖模的飛秒光纖激光器實驗裝置圖。

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圖3.不同順逆時針線性相移差和非線性相移差下的光譜調節(jié)與時域特性。

該項研究實現(xiàn)了Sagnac光纖干涉環(huán)透射率的實時連續(xù)調節(jié)，這為九字腔鎖模激光器提供了更大的靈活性和控制，提升了其在光學計量和傳感等領域的應用前景。

該項工作得到中國科學院青年創(chuàng)新促進會，國家自然科學基金，上海市自然科學基金的支持。

相關鏈接：https://doi.org/10.1109/JLT.2023.3344886