研究人员展示可见波长飞秒光纤激光器

 拉瓦尔大学（Laval University）的研究人员报告了首台可在电磁波谱可见光范围内产生飞秒脉冲的光纤激光器的开发情况。能产生超短、明亮可见光波长脉冲的光纤激光器可用于各种生物医学应用以及材料加工等其他领域。

可见飞秒脉冲通常使用复杂且固有效率低的装置获得。尽管光纤激光器因其坚固、可靠、占地面积小、效率高、成本低和亮度高而成为一种很有前途的替代方案，但直到现在，用这种激光器直接产生持续时间在飞秒（10-15秒）范围内的可见光脉冲仍是不可能的。

"来自加拿大拉瓦尔大学的研究团队负责人Réal Vallée说："我们展示的可见光谱飞秒光纤激光器为可靠、高效、紧凑的新型超快激光器铺平了道路。

研究人员开发出第一台可在电磁波谱可见光范围内产生飞秒脉冲的光纤激光器。Jérôme Lapointe/拉瓦尔大学提供。

该激光器以掺镧氟化物光纤为基础，发射波长为635 nm的红光。它能够产生持续时间为168 fs、峰值功率为0.73 kW、重复频率为137 MHz的压缩脉冲。使用商用蓝色激光二极管作为光能源或泵浦源，有助于实现坚固、紧凑和低成本的设计。

"参与该项目的博士生Marie-Pier Lord说："如果在不久的将来能够获得更高的能量和功率，许多应用都将受益于这种激光器。"潜在的应用包括生物组织的高精度、高质量烧蚀和双光子激发显微镜。飞秒激光脉冲还允许在材料加工过程中进行冷烧蚀，这一过程由于不会产生热效应，因此[比长脉冲]切割得更干净"。

在光纤激光器中，掺杂稀土元素的光纤充当激光介质。虽然光纤激光器是最简单、最坚固、最可靠的高亮度激光系统之一，但二氧化硅光纤的使用往往使其局限于近红外光谱区域。Vallée的研究小组一直致力于通过使用氟化物光纤而不是二氧化硅光纤来扩展这些激光源的光谱范围。

"我们以前专注于开发中红外光纤激光器，但最近对可见光光纤激光器产生了兴趣，"Lord说。"尽管长期以来，这种激光器缺乏紧凑高效的泵浦源阻碍了它们的发展，但最近出现的基于半导体的蓝色光谱激光源为开发高效可见光光纤激光器提供了关键技术。

研究小组成员包括Réal Vallée、Marie-Pier Lord和Michel Olivier，以及Martin Bernier（未上图）。Jérôme Lapointe/拉瓦尔大学提供。

在展示了连续发射可见光波长的光纤激光器之后，研究人员希望将这一进展扩展到超快脉冲光源。由于氟化物光纤制造工艺的改进，现在有可能获得掺杂镧系元素的光纤，这种光纤具有开发高效可见光纤激光器所必需的特性。

Vallée团队开发的新型脉冲光纤激光器将掺镧氟化物光纤与商用蓝色二极管泵浦激光器结合在一起。为了产生并保持脉冲输出，研究人员还必须弄清楚如何仔细管理光纤中的光偏振。

"共同作者Michel Olivier说："开发一种新波长的激光器，其中光学元件的材料特性与以前使用的不同，有时会很棘手。"然而，我们的实验表明，我们的激光器性能与我们的模拟结果非常吻合。这证实了该系统表现良好、易于理解，而且该系统的重要参数特性正确，非常适合脉冲激光器，特别是我们使用的光纤的特性。

下一步，研究人员将改进技术，使该装置完全单片化，这意味着各个光纤尾纤光学元件都将直接相互粘合。这将减少装置的光学损耗，提高效率，并使激光器更加可靠、紧凑和坚固。他们还在研究提高激光脉冲能量、脉冲持续时间和平均功率的不同途径。