激光网3月28日消息，超快激光脉冲产生的出现标志着激光科学的一个重要里程碑，引发了工业应用、能源技术、生命科学等广泛学科的惊人进步。在已开发的各种激光平台中，光纤飞秒振荡器以其紧凑的设计、出色的性能和成本效益而备受推崇，已成为飞秒脉冲产生的主流技术之一。
然而，它们的工作波长主要局限于红外区域，范围为 0.9-3.5 μm，这反过来又限制了它们在需要可见光波长光源的众多应用中的适用性。长期以来，将紧凑型飞秒光纤振荡器扩展到新的可见光波长一直是激光科学中一个具有挑战性但又热切追求的目标。
目前，大多数可见光光纤激光器使用稀土掺杂氟化物光纤，如Pr3+，作为有效增益介质。多年来，在开发波长可调谐、高功率、调Q和锁模可见光光纤激光器方面取得了显著进展。
然而，尽管在近红外领域取得了重大进展，但在可见光光纤激光器中实现飞秒锁模仍然是一项极具挑战性的任务。这一挑战归因于可见光波长的超快光学元件开发不足、高性能可见光调制器的可用性有限以及可见光光纤激光腔中遇到的极其正常的色散。
最近的注意力集中在使用相位偏置非线性放大环形镜的近红外飞秒锁模光纤振荡器上。PB-NALM消除了长腔内光纤积累相移的需要。
这项创新不仅促进了调谐灵活性和长寿命操作，而且还提供了在更大的参数空间内管理腔内色散的机会，从正常色散状态到异常色散状态。因此，有望促进可见光光纤激光器直接飞秒锁模的突破，并将光纤飞秒振荡器推向可见光波段。
据报道，厦门大学福建省超快激光技术与应用重点实验室的研究人员最近开发了一种可见光锁模飞秒光纤振荡器和放大器。
光纤飞秒振荡器在 635 nm 处发出红光，采用 9 字形腔配置。它应用双包层 Pr3+掺杂氟化物光纤作为可见光增益介质，采用可见光波长PB-NALM进行锁模，并利用一对定制的高效高沟密度衍射光栅进行色散管理。PB-NALM建立的可见自启动锁模直接产生来自振荡器的脉冲持续时间为199 fs和重复频率为53.957 MHz的红色激光脉冲。
对光栅对间距的精确控制可以将脉冲状态从耗散或拉伸脉冲孤子切换到传统孤子。此外，与振荡器一起构建的啁啾脉冲放大系统极大地提高了激光性能，从而实现了超过 1 W 的平均输出功率、19.55 nJ 的脉冲能量和 230 fs 的脉冲持续时间。
厦门大学电子工程系主任罗正乾教授说：“我们的研究结果代表了覆盖可见光谱区域的高功率飞秒光纤激光器迈出了坚实的一步，并可能在工业加工、生物医学和科学研究中具有重要应用。
作者预计，他们的高性能可见光飞秒光纤激光器生成新方案将为可见光飞秒光纤激光器在特殊材料精密加工、生物医学、水下探测和光学原子钟等应用中奠定基础。
