超快固态激光器的长期存在的问题被解决

来源:激光制造网    关键词:超快激光器, 固体激光,    发布时间:2018-10-08

设置字体:
 具有多千兆赫脉冲重复率的超快激光器对于需要高采样率或可分辨频率梳状线的应用是理想的。ETH研究人员现在已经解决了一个长期存在的问题,这些问题阻碍了千兆赫二极管泵浦超快固态激光器的研究。

在苏黎世联邦理工学院的超快激光物理(ULP)小组开发的锁模10 GHz Yb:CALGO激光器的原型。(照片:Aline Mayer,苏黎世联邦理工学院)

所谓的光频梳(OFCs)已成为计量和光谱学中广泛应用的关键工具,Ursula Keller教授在量子电子研究所做出了重要的开创性贡献。为了生产具有易于分辨并且同时具有低噪声水平的梳状线的OFC,需要专用的激光系统。近年来,光子学界在OFCs的开发和改进方面取得了重大进展 - 现在存在各种各样的系统,从电光和微谐振梳到Kerr透镜锁模(KLM)Ti:蓝宝石激光器。然而,所有这些当前的千兆赫兹OFC都具有在系统复杂性,成本,稳定性,重复率和/或平均功率方面需要妥协的缺点。 
 
具有半导体可饱和吸收镜(SESAM)的直接二极管泵浦超快固态激光器在过去已被证明是稳定可靠的OFC源。然而,到目前为止,他们从未能够以> 10 GHz的重复频率提供高功率(瓦特级)和短(即飞秒)脉冲。由于固有的脉冲能量波动越来越难以在高重复率下抑制并且倾向于损坏激光器部件,因此难以达到这样的水平。
 
Aline Mayer和Christopher Phillips博士是凯勒的团队成员(量子电子研究所),现在推出了一种可以克服这些权衡的新型锁模激光器。在《自然通信》杂志上写道,它们最近推出了一种连续波的第一飞秒瓦特级操作锁模固态激光器在超过10GHz的重复率。
 
他们成功的关键是将SESAM与微结构非线性器件结合使用,该器件具有大的,可调谐的和低损耗的自散焦克尔非线性。这种无源腔内器件通过一种新型二维图形化准相位匹配晶体实现,可保护激光器元件,并通过非常简单的线性激光腔实现10 GHz重复频率下的稳定短脉冲操作。
 
该方法可以使用理想的腔体格式以及使用低成本多模式二极管直接泵浦,而不会影响性能或重复率。因此,这种创新设计代表了一类新的高重复频率激光器,不再受以前系统的折衷。因此,到目前为止,只有在具有昂贵的Ti:蓝宝石激光系统的实验室环境中才能实现的众多应用现在应该变得更容易获得。