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西工大等成功實現(xiàn)多波長同步鎖模超快激光
發(fā)布時間:2021.11.24        閱讀次數(shù):
多波長同步鎖模光纖激光器結構及原理         論文作者 供圖
超快光纖激光器利用光纖為傳導介質,具有結構緊湊、穩(wěn)定性好、光束模式優(yōu)良、峰值功率高以及與其他光纖系統(tǒng)兼容等優(yōu)點,在高速光通信、生物醫(yī)學、材料處理和精密物理測量等領域有廣泛應用。
“鎖定激光諧振腔中縱模的相位是產(chǎn)生超短脈沖的典型方法,脈沖持續(xù)時間可以達到萬億分之一秒量級?!蔽鞅惫I(yè)大學物理科學與技術學院教授毛東介紹。
“然而,對于傳統(tǒng)多波長鎖模光纖激光器而言,由于群速度色散的影響,脈沖傳輸速度與工作波長相關,導致不同波長的鎖模脈沖在腔內獨立演化并周期性碰撞。做個簡單類比,多個運動員在環(huán)形跑道上比賽時,因各自具有不同的運動速度,經(jīng)過多次循環(huán),其到達終點所需時間不同,因而無法實現(xiàn)同步運轉?!?span style="text-indent:2em;">毛東說。
因此,如何在非零色散光纖諧振腔中產(chǎn)生多波長同步鎖模孤子,是超快激光領域的難點之一。
毛東、趙建林教授研究團隊與芬蘭阿爾托大學教授孫志培合作,在多波長同步鎖模孤子激光方面取得重要進展,相關研究結果近日發(fā)表于《自然—通訊》。
據(jù)論文第一作者毛東介紹,他們聯(lián)合研究團隊通過在負色散光纖諧振腔中引入光譜濾波和群延遲補償,成功實現(xiàn)了2至5個波長的同步鎖模激光孤子脈沖輸出,所得孤子包絡中子脈沖的重復頻率達到1.26太赫茲。
“形象地說,我們在激光器中構建了不同的賽道,對傳輸速度大的脈沖引入較大的延遲,使之和傳輸速度小的脈沖在腔內總傳播時間接近。當不同波長脈沖之間群延遲差被補償?shù)搅愀浇鼤r,可飽和吸收效應使腔內脈沖自動同步,激光系統(tǒng)中損耗達到最低并形成穩(wěn)定的運轉?!?span style="text-indent:2em;">毛東解釋道。
研究人員進一步基于光譜實時探測技術,詳細研究了多波長同步鎖模脈沖的形成及演化行為,發(fā)現(xiàn)多個鎖模狀態(tài)幾乎是同時建立起來的。
超快光學領域相關專家認為,該研究提出了一種直接產(chǎn)生多波長超高重頻脈沖的新方法。從應用的角度而言,這種激光器為差頻產(chǎn)生太赫茲波及非線性拉曼光譜測量提供了所需的特種脈沖光源。