上海光機(jī)所在使用級(jí)聯(lián)非線性增益調(diào)制產(chǎn)生1.3μm飛秒脈沖中取得新進(jìn)展
近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率光纖激光技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)利用1064 nm的皮秒脈沖作為泵浦，使用非線性光學(xué)增益調(diào)制技術(shù)，在摻磷光纖中通過(guò)二階級(jí)聯(lián)受激拉曼散射獲得了能量為33.7 nJ，脈寬為170 fs的1319 nm飛秒脈沖輸出。這項(xiàng)工作為生物成像、三光子探測(cè)等應(yīng)用提供了所需的1.3 μm 高能量飛秒脈沖光源。相關(guān)結(jié)果以“Generation of 1.3?μm femtosecond pulses by cascaded nonlinear optical gain modulation in phosphosilicate fiber”為題發(fā)表于Optics Letters。 %?? v?M*
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該研究團(tuán)隊(duì)之前提出了非線性光學(xué)增益調(diào)制的方法，并通過(guò)此技術(shù)獲得了位于1120 nm和1178 nm特殊波段的高相干拉曼飛秒脈沖。波長(zhǎng)為1.3 μm附近的飛秒脈沖在三光子激發(fā)等生物成像技術(shù)上起到至關(guān)重要的作用。利用非線性光學(xué)增益調(diào)制技術(shù)可以順利產(chǎn)生1.3 μm的超短脈沖激光，但是在常規(guī)光纖中，把激光的能量從1064 nm轉(zhuǎn)移到1319 nm通常需要四階拉曼過(guò)程，增大了該方案的成本與復(fù)雜度。而摻磷光纖由于其成分特點(diǎn)，可以通過(guò)一級(jí)拉曼散射實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)范圍的激光頻率移動(dòng)。 >/ _# +,
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在本項(xiàng)工作中，研究團(tuán)隊(duì)利用摻磷光纖的特性，通過(guò)二階非線性光學(xué)增益調(diào)制技術(shù)，獲得高質(zhì)量的1.3 μm脈沖輸出，并且仍保留了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，級(jí)聯(lián)轉(zhuǎn)換效率高，輸出脈沖能量高等優(yōu)勢(shì)。在實(shí)驗(yàn)演示中，1121 nm和1319 nm的單頻連續(xù)激光與1064 nm皮秒脈沖泵浦激光通過(guò)波分復(fù)用器及耦合器一同耦合進(jìn)入一段拉曼增益光纖。二階級(jí)聯(lián)轉(zhuǎn)換過(guò)程在一段4.5 m長(zhǎng)的保偏摻磷光纖中完成。在泵浦脈沖能量為96 nJ的情況下，二階1319 nm拉曼脈沖輸出能量達(dá)33.7 nJ，壓縮后脈沖寬度達(dá)170 fs。 U\%r33L )
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研究團(tuán)隊(duì)還基于廣義非線性薛定諤方程開(kāi)展了數(shù)值仿真，通過(guò)優(yōu)化泵浦脈沖寬度和脈沖能量來(lái)優(yōu)化輸出結(jié)果。理論證明使用1 μJ，50 ps的1064 nm泵浦脈沖，經(jīng)過(guò)1.75 m摻磷光纖，可產(chǎn)生668 nJ，391 fs的1.3 μm脈沖輸出，轉(zhuǎn)化效率高達(dá)67%。這為產(chǎn)生高功率、高效率的1.3 μm超快激光光源提供了有效的手段。 2 G.y.#W
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圖1.級(jí)聯(lián)非線性增益調(diào)制結(jié)構(gòu)示意圖 L#S W!
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圖2.脈沖輸出特性。(a) 脈沖序列; (b) 射頻頻譜; (c) 壓縮前和 (d) 壓縮后二階拉曼脈沖自相關(guān)曲線。 fXWy9 #M
該項(xiàng)研究獲得了中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。 +c fcr*
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原文鏈接：https://opg.optica.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-48-7-1698
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