上海光机所在重频和波长灵活的飞秒脉冲激光产生方面取得进展

近日，中科院上海光机所空天激光技术与系统部周佳琦研究员等人与国科大杭州高等研究院冯衍研究员组成的联合研究团队，在重复频率和波长灵活的飞秒激光产生方向取得进展。相关成果以“Repetition-rate and wavelength flexible femtosecond laser pulse generation”为题发表于Laser & Photonics Reviews。

传统的锁模光纤激光器受限于谐振腔结构和稀土掺杂光纤增益谱范围，很难获得重复频率和波长灵活的飞秒脉冲输出。针对该问题，研究团队将增益开关激光二极管和非线性光学增益调制结合，开发了一种新型的飞秒拉曼脉冲产生技术。基于该方法，可以产生重复频率的连续大范围可调的飞秒激光脉冲；结合级联拉曼效应，可以进一步扩展输出脉冲的工作波长范围。

在实验中，利用1065 nm增益开关激光二极管作为泵浦，实现了一阶拉曼1121 nm脉冲的重复频率在1 MHz~150 MHz范围内连续调节，单脉冲能量大于100 nJ，脉宽压缩至525 fs，最大拉曼转换效率达到80.2 %。通过级联非线性光学增益调制，进一步获得了高性能二阶拉曼1178 nm飞秒激光脉冲输出，验证了其波长灵活性。该研究提供了一种产生重频和波长灵活的飞秒激光脉冲的新方法，在非线性光学成像和激光微纳加工等领域具有潜在的应用价值。

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图1.实验装置示意图

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图2.不同重频下的拉曼脉冲输出特性。（a）脉宽和平均功率；（b）光谱演变；（c）拉曼转换效率

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图3.一阶拉曼1121 nm脉冲输出特性。（a）光谱；（b）自相关曲线；（c）RF谱

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

相关链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202400788