基于菲涅尔反射的高效率宽带可调谐硫系光纤拉曼激光器 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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基于菲涅尔反射的高效率宽带可调谐硫系光纤拉曼激光器
作者: irglass 时间: 2024-05-04 浏览:259 次

       近日,我室研究生杨灵灵(第一作者)、王莹莹博士(通讯作者)、戴世勋研究员等在期刊Optics Letters发表了题为“High-efficiency and broadband tunable Raman fiber laser in a chalcogenide fiber based on the Fresnel reflection”的论文(2024, 49: 2509-2512. IF=3.6 )。文章链接:https://doi.org/10.1364/OL.521472.

       激光波长>2 μm的光纤激光器由于在光谱、气体检测和军事对抗等方面的潜在应用而引起了广泛的关注。稀土离子掺杂光纤激光器作为产生波长>2 μm的主要方法之一,但因稀土离子发射光谱带宽有限,很难实现任意波长的激光输出。光纤中的受激拉曼散射效应具有频移特性,频移量由光纤基质材料决定。通过调节泵浦激光器波长和选择拉曼增益光纤基质材料,可实现特定波长激光输出,填补稀土离子掺杂光纤激光器的波长间隙。

       硫系光纤作为中红外波段最具潜力的拉曼增益光纤,其拉曼增益系数是石英光纤和氟化物光纤的数十到数百倍。硫系光纤拉曼激光器的谐振腔结构由于引入与波长相关的光反馈元件,包括光纤光栅和反射镜等,不仅限制拉曼激光的工作波长,而且增加了腔结构的难度和复杂性,进一步限制其激光效率和输出功率。本工作利用As2S3硫系光纤与空气之间的菲涅尔反射作为全波段的反射镜构成拉曼FP腔。搭建了最高斜率效率为43%,最高峰值功率为2.9 W,宽带可调谐范围为2100-2186 nm的硫系光纤纳秒脉冲拉曼激光器。在As2S3光纤功率承受范围内,缩短光纤长度至几十厘米,有望实现输出峰值功率>10 W的拉曼激光器。本工作利用菲涅尔反射构成的FP腔不需要额外的波长相关光反馈元件,为紧凑型中红外光纤激光器提供了可行的替代方案,在分子光谱,生物医学,国防和安全方面具有应用潜力。

图1. 基于Fabry–Pérot腔的As2S3光纤拉曼光纤激光器实验装置图

图2. As2S3光纤拉曼激光器 (a) 输出光谱; 输出(b)平均功率和(c)峰值功率随输入功率的变化

图3. As2S3光纤拉曼激光器在2 μm波段的可调谐拉曼光谱图