圖1.全光纖9字腔摻釹鎖模激光器

近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所空天激光技術(shù)與系統(tǒng)部周佳琦研究員團(tuán)隊(duì)，在鎖模摻釹光纖激光器噪聲研究方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果以“Noise characterization of the ~915 nm figure-9 mode-locked fiber lasers operating in dissipative and dispersion-managed soliton regimes”為題發(fā)表于Optics Express。

波長在915 nm附近的超快激光在生物成像、光學(xué)計(jì)量等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值?；谌Ｆ饫w非線性放大環(huán)鏡的摻釹鎖模方案，是實(shí)現(xiàn)緊湊、穩(wěn)定、高性能的915 nm超快光源的有效途徑。然而，目前對(duì)不同鎖模機(jī)制下激光噪聲特性的研究仍屬空白，而這類光源的強(qiáng)度噪聲和相位噪聲性能，對(duì)材料加工、光學(xué)計(jì)量等具體應(yīng)用至關(guān)重要。

圖2.兩種鎖模機(jī)制下的強(qiáng)度噪聲和相位噪聲結(jié)果對(duì)比

針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)搭建了兩臺(tái)全光纖9字腔摻釹鎖模激光器(圖1)，分別工作于耗散孤子和色散管理孤子兩種鎖模機(jī)制。系統(tǒng)測量并對(duì)比了兩種機(jī)制下的相對(duì)強(qiáng)度噪聲(RIN)和重復(fù)頻率相位噪聲(圖2)，分析了不同頻段的噪聲來源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：色散管理孤子激光器憑借強(qiáng)自振幅調(diào)制飽和效應(yīng)，可有效抑制強(qiáng)度噪聲，RIN積分值僅為0.019%;同時(shí)，由于不同噪聲間時(shí)頻耦合作用較弱，其積分相位噪聲低至0.04 rad。相比之下，耗散孤子激光器利用腔內(nèi)窄帶濾波將RIN積分值控制在0.035%，但由于輸出脈沖啁啾較大、脈寬較寬，積分相位噪聲高達(dá)1.51 rad。該研究為實(shí)現(xiàn)激光鎖模機(jī)制與不同應(yīng)用場景的精準(zhǔn)匹配提供了科學(xué)依據(jù)，有望進(jìn)一步推動(dòng)超快摻釹光纖激光在生物成像、光學(xué)計(jì)量等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用。

相關(guān)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

審核編輯 黃宇