加拿大魁北克省的研究人员开发出了第一台光纤激光器，可以在电磁波谱的可见光范围内产生飞秒脉冲。产生超短、明亮可见波长脉冲的光纤激光器可用于各种生物医学应用以及材料加工等其他领域。
可见飞秒脉冲通常是使用复杂且本质上低效的设置来获得的。尽管光纤激光器由于其坚固性、可靠性和高亮度而成为一种有前途的替代品，但到目前为止，还不可能直接用此类激光器产生持续时间在飞秒范围内的可见脉冲。
拉瓦尔大学研究小组负责人雷尔·瓦莱 (Réal Vallée) 表示：“我们演示了在可见光谱中工作的飞秒光纤激光器，为新型可靠、高效和紧凑的超快激光器铺平了道路。”
研究人员在《光学快报》中描述了他们的新型激光器；它基于稀土掺杂氟化物光纤。该激光器发射 635 nm 的红光，可实现持续时间为 168 fs、峰值功率为 0.73 kW、重复率为 137 MHz 的压缩脉冲。使用商用蓝色激光二极管作为光源或泵浦源，有助于使整体设计坚固、紧凑且经济高效。
参与该项目的博士生 Marie-Pier Lord 评论道：“如果在不久的将来能够实现更高的能量和功率，许多应用都可以从这种类型的激光器中受益。其中包括高精度、高质量的生物组织消融和双光子激发显微镜。飞秒激光脉冲还允许在材料加工过程中进行冷烧蚀，这一过程可以[比长脉冲]进行更干净的切割，因为它不会产生热效应。”
来自光纤激光器的可见光
Vallée 的团队一直致力于通过使用由氟化物而不是二氧化硅制成的光纤来扩展这些激光源的光谱范围。“我们之前专注于开发中红外光纤激光器，但最近对可见光纤激光器产生了兴趣，”洛德说。
“虽然此类激光器缺乏紧凑高效的泵浦源，长期以来阻碍了其发展，但最近出现的蓝色光谱半导体激光源为高效可见光纤激光器的开发提供了关键技术。”
在展示了连续发射可见波长的光纤激光器后，研究人员希望将这一进展扩展到超快脉冲源。由于氟化物光纤制造工艺的改进，现在可以获得镧系元素掺杂光纤，其特性对于开发高效可见光纤激光器至关重要。
将技术集成到新型激光器中
Vallée 团队开发的新型脉冲光纤激光器将镧系元素掺杂氟化物光纤与商用蓝色二极管泵浦激光器相结合。为了产生和维持脉冲输出，研究人员还必须弄清楚如何仔细管理光纤中的光偏振。
“开发新波长的激光器，其中光学元件的材料特性与以前使用的不同，有时可能会很棘手，”合著者米歇尔·奥利维尔（Michel Olivier）说。
“然而，我们的实验表明，我们的激光器的性能与我们的模拟非常吻合。这证实了该系统表现良好且易于理解，并且该系统的重要参数已正确表征并且非常适合脉冲激光器，尤其是我们使用的光纤的特性。”
接下来，研究人员希望通过使装置完全一体化来改进技术，这意味着各个光纤尾纤光学元件将直接相互粘合。这将减少装置的光学损耗，提高效率，并使激光器更加可靠、紧凑和坚固。他们还在研究提高激光器脉冲能量、脉冲持续时间和平均功率的不同途径。
