研究人員已經(jīng)開發(fā)出第一種能夠在電磁波譜可見范圍內(nèi)產(chǎn)生飛秒脈沖的光纖激光器。光纖激光器產(chǎn)生超短、明亮的可見波長脈沖，可用于各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用以及材料加工等其他領(lǐng)域。

可見飛秒脈沖通常使用復(fù)雜和固有的低效率設(shè)置獲得。盡管光纖激光器因其堅(jiān)固/可靠、占地面積小、效率高、成本低和亮度高而成為一種非常有前途的替代方案，但到目前為止，還不可能直接用這種激光器產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間在飛秒( 10 -15秒)范圍內(nèi)的可見脈沖。

來自加拿大拉瓦爾大學(xué)的研究小組負(fù)責(zé)人rsamal vallsame說：“我們的飛秒光纖激光器在可見光譜中工作的演示為新型可靠、高效和緊湊的超快激光器鋪平了道路”。

光纖激光器的實(shí)驗(yàn)設(shè)置

在《光學(xué)快報(bào)》(Optics Letters)上，研究人員描述了他們的新型激光器，該激光器基于鑭系元素?fù)诫s的氟化物光纖。該激光器發(fā)射紅光635nm，實(shí)現(xiàn)壓縮脈沖，持續(xù)時(shí)間為168fs，峰值功率為0.73kW，重復(fù)頻率為137 MHz。使用商用藍(lán)色激光二極管作為光源或泵浦源，有助于使整體設(shè)計(jì)堅(jiān)固，緊湊和經(jīng)濟(jì)高效。

參與該項(xiàng)目的博士生瑪麗- pier Lord說：“如果在不久的將來可以實(shí)現(xiàn)更高的能量和功率，那么許多應(yīng)用都可以從這種類型的激光器中受益。潛在的應(yīng)用包括高精度、高質(zhì)量的生物組織消融和雙光子激發(fā)顯微鏡。飛秒激光脈沖還允許在材料加工過程中進(jìn)行冷燒蝕，因?yàn)樗粫?huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，因此(比長脈沖)可以更清潔地切割?！?/p>

從光纖激光器獲得可見光

在光纖激光器中，摻稀土元素的光纖作為激光介質(zhì)。雖然光纖激光器是最簡單、堅(jiān)固和可靠的高亮度激光系統(tǒng)之一，但二氧化硅光纖的使用往往將其限制在近紅外光譜區(qū)域。vallsame的團(tuán)隊(duì)一直致力于通過使用氟化物而不是二氧化硅制成的纖維來擴(kuò)展這些激光源的光譜范圍。

Lord說：“我們以前專注于開發(fā)中紅外光纖激光器，但最近對可見光光纖激光器產(chǎn)生了興趣。盡管這種激光器缺乏緊湊和高效的泵浦源，長期以來阻礙了它們的發(fā)展，但最近在藍(lán)色光譜中工作的半導(dǎo)體激光源的出現(xiàn)，為開發(fā)高效的可見光纖激光器提供了關(guān)鍵技術(shù)?！?/p>

在展示了連續(xù)發(fā)射可見波長的光纖激光器之后，研究人員希望將這一進(jìn)展擴(kuò)展到超快脈沖源。由于氟化物纖維制造工藝的改進(jìn)，現(xiàn)在有可能獲得對開發(fā)高效可見光纖激光器至關(guān)重要的性能的鑭系摻雜纖維。

將技術(shù)集成到新型激光器中

vallsamade團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新型脈沖光纖激光器將鑭系摻雜氟化物光纖與市售的藍(lán)色二極管泵浦激光器結(jié)合在一起。為了產(chǎn)生并保持脈沖輸出，研究人員還必須弄清楚如何仔細(xì)管理光纖中的光偏振。

合著者米歇爾·奧利維爾說：“在新波長下開發(fā)激光器，光學(xué)元件的材料特性與以前使用的不同，有時(shí)會(huì)很棘手。然而，我們的實(shí)驗(yàn)表明，我們的激光器的性能與我們的模擬非常吻合。這證實(shí)了該系統(tǒng)的良好表現(xiàn)和理解，并且該系統(tǒng)的重要參數(shù)得到了正確的表征，并很好地適應(yīng)了脈沖激光器，特別是我們使用的光纖的特性?！?/p>

接下來，研究人員希望通過使整個(gè)裝置完全單片化來改進(jìn)技術(shù)，這意味著單個(gè)光纖尾纖光學(xué)元件都將直接相互連接。這將減少裝置的光學(xué)損耗，提高效率，使激光器更加可靠、緊湊和堅(jiān)固。他們還在研究提高激光脈沖能量、脈沖持續(xù)時(shí)間和平均功率的不同途徑。