近日，中科院上海光機(jī)所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部周佳琦研究員等人與國科大杭州高等研究院馮衍研究員組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，在重復(fù)頻率和波長靈活的飛秒激光產(chǎn)生方向取得進(jìn)展。相關(guān)成果以“Repetition-rate and wavelength flexible femtosecond laser pulse generation”為題發(fā)表于Laser & Photonics Reviews。

傳統(tǒng)的鎖模光纖激光器受限于諧振腔結(jié)構(gòu)和稀土摻雜光纖增益譜范圍，很難獲得重復(fù)頻率和波長靈活的飛秒脈沖輸出。針對該問題，研究團(tuán)隊(duì)將增益開關(guān)激光二極管和非線性光學(xué)增益調(diào)制結(jié)合，開發(fā)了一種新型的飛秒拉曼脈沖產(chǎn)生技術(shù)。基于該方法，可以產(chǎn)生重復(fù)頻率的連續(xù)大范圍可調(diào)的飛秒激光脈沖；結(jié)合級聯(lián)拉曼效應(yīng)，可以進(jìn)一步擴(kuò)展輸出脈沖的工作波長范圍。

在實(shí)驗(yàn)中，利用1065 nm增益開關(guān)激光二極管作為泵浦，實(shí)現(xiàn)了一階拉曼1121 nm脈沖的重復(fù)頻率在1 MHz~150 MHz范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，單脈沖能量大于100 nJ，脈寬壓縮至525 fs，最大拉曼轉(zhuǎn)換效率達(dá)到80.2 %。通過級聯(lián)非線性光學(xué)增益調(diào)制，進(jìn)一步獲得了高性能二階拉曼1178 nm飛秒激光脈沖輸出，驗(yàn)證了其波長靈活性。該研究提供了一種產(chǎn)生重頻和波長靈活的飛秒激光脈沖的新方法，在非線性光學(xué)成像和激光微納加工等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。

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圖1.實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

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圖2.不同重頻下的拉曼脈沖輸出特性。（a）脈寬和平均功率；（b）光譜演變；（c）拉曼轉(zhuǎn)換效率

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圖3.一階拉曼1121 nm脈沖輸出特性。（a）光譜；（b）自相關(guān)曲線；（c）RF譜

該項(xiàng)工作得到了中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、國家自然科學(xué)基金和上海市自然科學(xué)基金的支持。

相關(guān)鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202400788