超强激光科学卓越创新简报

(第四百九十四期)

2024年3月26日

上海光机所在低重频掺钕九字腔超快光纤激光器取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部研究团队，在915 nm波段首次报道了一种低重频全保偏九字腔光纤激光器。相关研究成果以“Low repetition rate 915 nm figure-9 ultrafast laser with all-fiber structure”为题发表于Optics Express。

波长在900 nm附近的激光因其在硅基探测器上的高响应度而备受光学测量领域青睐。该波段下的低重频光纤激光器可以有效的减少飞行时间测距（TOF）中的距离模糊，同时具有光束质量好、结构紧凑、长期稳定等特点，可作为空间探测的理想光源。然而，由于单模光纤的强色散和非线性效应，激光很难在长光纤腔中实现单脉冲工作。因此，传统锁模光纤激光器的重复频率通常被限制在几十到几百MHz。

针对上述问题，研究人员提出了一种中心波长在915 nm的低重频全保偏九字腔光纤激光器。通过设计和优化激光器结构，实现了低重频下的高能量单脉冲输出。将优化后的种子经过一级放大，在3.1 MHz的重复频率下获得了脉冲宽度为15.2 ps、单脉冲能量为4.7 nJ的脉冲输出。激光器的锁模性能已通过长时间的功率和光谱稳定性测试得到证实。这种紧凑且长期可靠的光纤激光器是未来空间激光测距中一种很有前景的光源。

该项工作得到中国科学院青年创新促进会，国家自然科学基金，上海市自然科学基金的支持。

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图1. 915 nm低重频全保偏九字腔光纤激光器实验装置图

图2. 输出功率和光谱的长时间稳定性测试及脉冲在频域和时域的输出特性