【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】
 

　　近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所超強(qiáng)激光科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)在重頻可調(diào)的微焦級(jí)超快光纖激光研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)研究結(jié)果以“Repetition-rate tunable ultrafast microjoule Yb-fiber lasers”為題發(fā)表于Chinese Optics Letters。
 

　　脈沖能量微焦級(jí)的飛秒激光在生物眼科醫(yī)療和復(fù)合材料微加工領(lǐng)域一直備受關(guān)注。在眼科領(lǐng)域中，激光輔助原位角膜磨鑲術(shù)(LASIK)和小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)(SMILE)等近視矯正手術(shù)，都依賴這類激光實(shí)現(xiàn)高精度角膜結(jié)構(gòu)處理，相比傳統(tǒng)機(jī)械刀片優(yōu)勢(shì)顯著。但當(dāng)前商用微焦級(jí)飛秒激光器多采用固定的重復(fù)頻率。固定的重頻雖降低了激光系統(tǒng)復(fù)雜度，卻難以應(yīng)對(duì)需要更低重頻、更高能量飛秒脈沖的應(yīng)用需求，如飛秒激光輔助白內(nèi)障手術(shù)(FLACS)，通常需要數(shù)百kHz重頻，5-10 μJ的飛秒脈沖。發(fā)展重復(fù)頻率可調(diào)、脈沖能量微焦級(jí)的飛秒激光，可以拓展其應(yīng)用的靈活性。
 

　　在這項(xiàng)工作中，研究人員基于光纖啁啾脈沖放大技術(shù)，采用定制的啁啾光纖布拉格光柵作為脈沖展寬器，匹配透射式光柵壓縮器的二階、三階色散，實(shí)現(xiàn)了脈沖能量微焦級(jí)的飛秒脈沖。該光纖激光系統(tǒng)利用光纖式聲光調(diào)制器進(jìn)行脈沖選單，實(shí)現(xiàn)脈沖重頻在 200 kHz 至 2 MHz 范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)。在2 MHz重頻下，系統(tǒng)可輸出1 μJ、143 fs的脈沖；在200 kHz重頻下，系統(tǒng)可輸出10 μJ、157 fs的脈沖。系統(tǒng)工作在其他重頻下的輸出脈沖寬度均小于180 fs。該系統(tǒng)功率穩(wěn)定性和光束質(zhì)量?jī)?yōu)異，為實(shí)際應(yīng)用提供了可靠性能保障。本項(xiàng)工作提供了一套能量微焦級(jí)、重頻大范圍調(diào)諧的全光纖飛秒脈沖產(chǎn)生方案，有望應(yīng)用于生物眼科醫(yī)療和復(fù)合材料微加工領(lǐng)域。
 

　　相關(guān)工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、上海市浦江計(jì)劃以及國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。
 

　　圖 1.輸出脈沖的特性。(a)2 MHz：功率放大器(藍(lán)色曲線)和脈沖壓縮器(橙色曲線)的輸出光譜。(b)2 MHz：輸出脈沖自相關(guān)跡(橙色曲線)和 依據(jù)光譜計(jì)算的傅里葉變換極限(FTL)自相關(guān)跡(淺綠色曲線)(c)200 kHz：功率放大器(藍(lán)色曲線)和脈沖壓縮器(橙色曲線)的輸出光譜。(d)200 kHz：輸出脈沖自相關(guān)跡(橙色曲線)和 FTL自相關(guān)跡(淺綠色曲線)
 

　　圖 2.(a)對(duì)應(yīng)重復(fù)頻率的脈沖能量(藍(lán)色方塊)和脈沖寬度(橙色三角形)。(b)光纖放大器在2 MHz(藍(lán)色實(shí)心方塊)和 200 kHz(橙色實(shí)心方塊)重復(fù)頻率下的放大斜效率(SE)。(c)在 2 MHz(藍(lán)線)和 200 kHz(橙線)重復(fù)頻率下的輸出平均功率穩(wěn)定性。(d)壓縮脈沖在x和y方向的M2測(cè)量值 (10 μJ)。插圖：輸出光斑輪廓。