超快光纖激光器的技術進步與產品應用

　　△ 技術突破與優勢

　　皮秒和飛秒光纖激光器的出現，為工業和學術界帶來了革命性的超快加工工具，其小巧且易于維護的特點備受推崇。這些激光器在材料加工、顯微光譜以及科學應用等多個領域均展現出廣泛的應用潛力。隨著保偏光子晶體光纖、被動和主動鎖模腔、半導體飽和吸收鏡以及頻率轉換等關鍵技術的進步，超快光纖激光器在技術上占據了地位。

　　值得一提的是，飛秒光纖激光器這種技術利用非線性放大環形鏡作為人工可飽和吸收體，與其他鎖模技術相比，具有顯著的優勢。

　　非線性放大環形鏡的疊加脈沖鎖模技術不僅設計優化，操作簡單可靠，而且能實現低時間抖動、低相位噪聲以及超低的相對強度噪聲(RIN)。光纖的緊湊設計使得設備對溫度和振動不敏感，從而實現了免維護操作。

　　此外，超短飛秒激光脈沖的高峰值功率使得通過高次諧波、超連續譜或差頻產生等非線性過程，實現500~15000nm的寬光譜覆蓋成為可能。這使得波長為930nm、1040nm、1560nm和2050nm的飛秒激光振蕩器得以實現。通過后續的放大和脈沖壓縮，可以獲得平均輸出功率為幾瓦、脈沖寬度40~400fs的高峰值功率輸出。此外，利用附加的非線性過程，還可以對輸出波長和脈寬進行靈活調整。

　　通過腔內執行器，重復頻率和載波包絡頻率可在大范圍內靈活調整，進而實現所謂的光頻率梳的全穩定。這種穩定的光頻率梳在光譜學和計量學領域發揮著至關重要的作用，例如，它可以用于深入研究原子鐘的光學躍遷現象。

　　得益于光學和電子學的精心優化，時間抖動被精確控制在阿秒級別，同時相位噪聲也保持在極低水平。

　　△ 主要產品與應用

　　盡管基于鈦寶石的飛秒激光系統曾是多光子成像的基石，但光纖激光器的崛起為其帶來了革命性的變革。光纖激光器不僅結構簡潔、占用空間小，更在多光子成像中展現出的性能。其脈沖重復頻率的靈活調整能力，使得信號產生效率大幅提高。當降低重復頻率時，峰值功率相應增加，從而產生更強的非線性信號，同時保持低平均功率和最小熱損傷。

　　搭載著超快光纖激光器的雙光子熒光顯微成像技術，被廣泛應用于監測大腦活動。在多個實驗室得到應用，進一步對振蕩器輸出的激光進行放大，可獲得高功率激光輸出。

　　此外，混合型光纖激光器，以及光子晶體光纖技術，都在各自的應用領域中表現出色。其優勢在于減小尺寸、增加效率和靈活調整能力，以提高技術和生產的精確度和效率。

　　△ 未來發展方向

　　超快光纖激光器在科研、工業與生物醫學領域的應用前景巨大，具備推動下一代激光技術發展的潛力。包括在精密打標、表面修飾以及多光子成像等領域的廣泛使用。

　　通過提升穩定性與多樣化應用，進一步拓展市場。隨著技術的不斷進步和產品種類的豐富，未來超快光纖激光器將有更廣闊的市場應用前景。

       參考文獻： 中國光學期刊網

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