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最新成果:3 μm中红外高功率全光纤激光器

    3 μm波段中红外激光在生物医疗、传感检测、信息对抗、激光加工等领域有广泛应用前景。近年来,国内外诸多单位在该领域已开展了一系列研究工作。

    深圳大学阮双琛教授、郭春雨教授团队在3 μm波段中红外光纤激光发光机制研究、核心器件开发、高稳定锁模脉冲产生、高功率及超短脉冲激光系统研制等方面不断取得新突破。

在中红外光纤激光发光机制方面,2022年,该课题组提出基于利用激发态吸收对激光下能级离子循环利用从而提升2.8 μm掺铒光纤激光器光光转化效率的方法和技术。
    在超短脉冲激光产生方面,提出并实现了基于同步泵浦锁模技术的2.8 μm和3.5 μm中红外锁模光纤激光器;提出并实现了基于NPE+SA的中红外混合锁模光纤激光器,在大模场掺铒氟化物光纤振荡器中实现了脉宽为325 fs,脉冲能量为9.4 nJ的2.8 μm高稳定大能量中红外超短脉冲锁模光纤激光器。
    在中红外超短脉冲高功率放大方面,提出基于偏振态控制的中红外超短脉冲自压缩放大技术,实现了2.8 μm处4.13 W的高平均功率的59 fs中红外超短脉冲,对应脉冲能量为42.2 nJ,峰值功率为715 kW,这是目前中红外光纤激光系统产生的最高平均功率的飞秒超短脉冲。
    在中红外超短脉冲波长拓展方面,提出基于光纤级联放大的改进的孤子自频移系统,实现了3~3.8 μm波长大范围可调谐的高功率中红外纯孤子超短脉冲,突破了3.6 μm波长以上中红外瓦级飞秒超短脉冲,3.8 μm处脉宽为252 fs,功率达到了1.6 W国际最高平均功率水平。 
    在中红外超短脉冲激光器全光纤化方面,2023年,基于自主知识产权的中红外端面泵浦光纤合束器和掺铒氟化物光纤放大器,实现了3.42 W 国际最高平均功率的的全光纤化中红外飞秒光纤激光器,脉宽为115 fs,脉冲能量为45.4 nJ。
    在中红外宽带光源方面,提出并实现了基于类噪声脉冲泵浦的,光谱覆盖2~4 μm的结构简单稳定的中红外超连续谱光源;结合该课题组自主研发的中红外光纤合束器和掺铒氟化物光纤放大器,实现了2.7 μm以上波段功率占比超过97 %的中红外增强超连续谱光源,光谱覆盖2.8-4.2 μm,输出功率为1.2 W。
    在中红外光纤激光核心器件开发方面,该团队开发了中红外氟化物光纤和石英光纤全光纤熔接、光纤合束、光纤光栅刻写、包层功率剥离、模场适配、光纤端帽和氟化物跳线等中红外光纤器件核心技术,并在此基础上实现了中心波长2826 nm的20 W连续波光纤激光器和中心波长3199 nm的5 W连续波光纤激光器,以及系列中红外光纤激光器样机及产品。



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