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超快光纖激光器的技術(shù)革新與廣泛應(yīng)用

來源:筱曉(上海)光子技術(shù)有限公司   2025年07月30日 18:14  

  超快光纖激光器的技術(shù)進步與產(chǎn)品應(yīng)用


  △ 技術(shù)突破與優(yōu)勢


  皮秒和飛秒光纖激光器的出現(xiàn),為工業(yè)和學(xué)術(shù)界帶來了革命性的超快加工工具,其小巧且易于維護的特點備受推崇。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、被動和主動鎖模腔、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。


  非線性放大環(huán)形鏡的疊加脈沖鎖模技術(shù)不僅設(shè)計優(yōu)化,操作簡單可靠,而且能實現(xiàn)低時間抖動、低相位噪聲以及超低的相對強度噪聲(RIN)。光纖的緊湊設(shè)計使得設(shè)備對溫度和振動不敏感,從而實現(xiàn)了免維護操作。


  此外,超短飛秒激光脈沖的高峰值功率使得通過高次諧波、超連續(xù)譜或差頻產(chǎn)生等非線性過程,實現(xiàn)500~15000nm的寬光譜覆蓋成為可能。這使得波長為930nm、1040nm、1560nm和2050nm的飛秒激光振蕩器得以實現(xiàn)。通過后續(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,利用附加的非線性過程,還可以對輸出波長和脈寬進行靈活調(diào)整。


  通過腔內(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,進而實現(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,時間抖動被精確控制在阿秒級別,同時相位噪聲也保持在極低水平。


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  △ 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了革命性的變革。光纖激光器不僅結(jié)構(gòu)簡潔、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,使得信號產(chǎn)生效率大幅提高。當降低重復(fù)頻率時,峰值功率相應(yīng)增加,從而產(chǎn)生更強的非線性信號,同時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)測大腦活動。在多個實驗室得到應(yīng)用,進一步對振蕩器輸出的激光進行放大,可獲得高功率激光輸出。


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  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,具備推動下一代激光技術(shù)發(fā)展的潛力。包括在精密打標、表面修飾以及多光子成像等領(lǐng)域的廣泛使用。


  通過提升穩(wěn)定性與多樣化應(yīng)用,進一步拓展市場。隨著技術(shù)的不斷進步和產(chǎn)品種類的豐富,未來超快光纖激光器將有更廣闊的市場應(yīng)用前景。


       參考文獻: 中國光學(xué)期刊網(wǎng)




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