【光学前沿】新型全光纤激光器让可见光掺钬技术获得新突破

    实现高输出性能的可见光全光纤激光器在激光技术领域一直是一个挑战。最近，Ji等人的研究团队在这一领域取得了显著进展，他们开发了一种新型的掺钬ZBLAN氟化物玻璃光纤激光器，能够在640nm泵浦下实现深红色波段的高输出性能。这项研究不仅在深红色波段实现了创纪录的输出功率，还为全光纤超快激光器的发展提供了新的方向。

    全光纤激光器因其结构紧凑、散热性能优异以及无需清洁光学腔等优点，在精密加工测量、生物光子学和国防应用等多个领域得到了广泛应用。尽管在红外光学区的高功率光纤激光器已经实现了超过千瓦级的光功率，但可见光波段的单包层全光纤激光器输出功率仍然受限。这一限制主要归因于氟化物光纤的低损伤阈值以及高性能可见光全光纤激光反射镜的制造挑战。

    Ji等人的研究团队提出了一种创新方法，利用掺钬ZBLAN氟化物玻璃光纤中的激发机制开发双波长激光器。他们的实验结果显示，在750nm处实现了271mW的最大连续波输出功率，斜率效率达到了45.1%，这在深红色波段芯径小于10μm的全光纤激光器中是前所未有的。此外，他们还开发了一种由640nm激光器泵浦的1.2μm全光纤激光器，并深入研究了这两种激光产生过程与其在750nm和1.2μm波长下的性能之间的相关性。

    研究人员通过提高泵浦速率，观察到通过高激发态吸收过程有效地回收了粒子数，这有效地将粒子数恢复到深红色跃迁的上激光能级。这一发现对于提高利用其他稀土离子的激光器的性能具有重要意义，为全光纤超快激光器的进步铺平了道路。

    掺钬光纤激光器的理论模型，包括增益光纤的光谱特性和钬离子的泵浦机制。实验装置包括一个自制的Pr3+:YLF固态激光器作为泵浦源，以及不同长度的掺钬ZBLAN氟化物玻璃光纤。通过调整输入镜和输出镜的设计，研究人员能够优化激光腔，以实现在750nm波长处的最大输出功率。

    Ji等人的研究团队在可见光掺钬全光纤激光加工设备领域取得了突破性进展，不仅实现了深红色波段的高输出功率，还为其他稀土离子激光器的研究提供了新的思路。这项研究的成功，预示着全光纤激光器在性能上的进一步提升，为未来的应用开辟了新的可能性。