超快光纖激光器的技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)品應(yīng)用

　　△ 技術(shù)突破與優(yōu)勢(shì)

　　皮秒和飛秒光纖激光器的出現(xiàn)，為工業(yè)和學(xué)術(shù)界帶來(lái)了革命性的超快加工工具，其小巧且易于維護(hù)的特點(diǎn)備受推崇。這些激光器在材料加工、顯微光譜以及科學(xué)應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域均展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。隨著保偏光子晶體光纖、被動(dòng)和主動(dòng)鎖模腔、半導(dǎo)體飽和吸收鏡以及頻率轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步，超快光纖激光器在技術(shù)上占據(jù)了地位。

　　值得一提的是，飛秒光纖激光器這種技術(shù)利用非線(xiàn)性放大環(huán)形鏡作為人工可飽和吸收體，與其他鎖模技術(shù)相比，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

　　非線(xiàn)性放大環(huán)形鏡的疊加脈沖鎖模技術(shù)不僅設(shè)計(jì)優(yōu)化，操作簡(jiǎn)單可靠，而且能實(shí)現(xiàn)低時(shí)間抖動(dòng)、低相位噪聲以及超低的相對(duì)強(qiáng)度噪聲(RIN)。光纖的緊湊設(shè)計(jì)使得設(shè)備對(duì)溫度和振動(dòng)不敏感，從而實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)操作。

　　此外，超短飛秒激光脈沖的高峰值功率使得通過(guò)高次諧波、超連續(xù)譜或差頻產(chǎn)生等非線(xiàn)性過(guò)程，實(shí)現(xiàn)500~15000nm的寬光譜覆蓋成為可能。這使得波長(zhǎng)為930nm、1040nm、1560nm和2050nm的飛秒激光振蕩器得以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)后續(xù)的放大和脈沖壓縮，可以獲得平均輸出功率為幾瓦、脈沖寬度40~400fs的高峰值功率輸出。此外，利用附加的非線(xiàn)性過(guò)程，還可以對(duì)輸出波長(zhǎng)和脈寬進(jìn)行靈活調(diào)整。

　　通過(guò)腔內(nèi)執(zhí)行器，重復(fù)頻率和載波包絡(luò)頻率可在大范圍內(nèi)靈活調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所謂的光頻率梳的全穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的光頻率梳在光譜學(xué)和計(jì)量學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，例如，它可以用于深入研究原子鐘的光學(xué)躍遷現(xiàn)象。

　　得益于光學(xué)和電子學(xué)的精心優(yōu)化，時(shí)間抖動(dòng)被精確控制在阿秒級(jí)別，同時(shí)相位噪聲也保持在極低水平。

　　△ 主要產(chǎn)品與應(yīng)用

　　盡管基于鈦寶石的飛秒激光系統(tǒng)曾是多光子成像的基石，但光纖激光器的崛起為其帶來(lái)了革命性的變革。光纖激光器不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、占用空間小，更在多光子成像中展現(xiàn)出的性能。其脈沖重復(fù)頻率的靈活調(diào)整能力，使得信號(hào)產(chǎn)生效率大幅提高。當(dāng)降低重復(fù)頻率時(shí)，峰值功率相應(yīng)增加，從而產(chǎn)生更強(qiáng)的非線(xiàn)性信號(hào)，同時(shí)保持低平均功率和最小熱損傷。

　　搭載著超快光纖激光器的雙光子熒光顯微成像技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)。在多個(gè)實(shí)驗(yàn)室得到應(yīng)用，進(jìn)一步對(duì)振蕩器輸出的激光進(jìn)行放大，可獲得高功率激光輸出。

　　此外，混合型光纖激光器，以及光子晶體光纖技術(shù)，都在各自的應(yīng)用領(lǐng)域中表現(xiàn)出色。其優(yōu)勢(shì)在于減小尺寸、增加效率和靈活調(diào)整能力，以提高技術(shù)和生產(chǎn)的精確度和效率。

　　△ 未來(lái)發(fā)展方向

　　超快光纖激光器在科研、工業(yè)與生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景巨大，具備推動(dòng)下一代激光技術(shù)發(fā)展的潛力。包括在精密打標(biāo)、表面修飾以及多光子成像等領(lǐng)域的廣泛使用。

　　通過(guò)提升穩(wěn)定性與多樣化應(yīng)用，進(jìn)一步拓展市場(chǎng)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和產(chǎn)品種類(lèi)的豐富，未來(lái)超快光纖激光器將有更廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

       參考文獻(xiàn)： 中國(guó)光學(xué)期刊網(wǎng)

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