近日，我院福建省超快激光技术与应用重点实验室罗正钱教授团队在可见光超快光纤激光器研究中取得新进展，相关成果以“Visible-wavelength spatiotemporal mode-locked fiber laser delivering 9 ps, 4 nJ pulses at 635 nm”为题发表于光电子领域国际顶级期刊《Laser& Photonics Reviews》。

研究背景

相比于传统的单横模锁模光纤激光器，其只在时域上实现了纵模的锁定，时空锁模则可以实现多横模与纵模的同时锁定并获得超短锁模脉冲输出。基于少模/多模光纤的时空锁模光纤激光器不仅满足了日益发展的光通信和高功率实际应用需求，并且极大促进了多模非线性光纤光学等众多领域的科学研究。

然而，目前时空锁模光纤激光器的工作波段主要局限在近红外光谱区域，在可见光波段（380-760 nm）却几乎未有进展。在应用层面，可见光脉冲激光在水下探测/通信，超分辨率成像和精密光谱学等众多领域有着不可替代的作用，因此发展可见光波段的时空锁模光纤激光器将具有重要意义。

研究内容

在这项研究中，罗正钱教授团队采用少模Pr/Yb共掺双包层ZBLAN光纤作为可见光增益介质，构建基于非线性偏转旋转（NPR）技术的锁模激光腔，利用腔内空间滤波效应和NPR可饱和吸收效应补偿阶跃折射率光纤中超大的模间色散，从而平衡了各横模之间的走离效应，首次实现了可见光波段的时空锁模光纤激光。实验获得635 nm时空锁模激光的最窄脉冲宽度为9 ps，比以往报道的研究结果缩短了两个数量级。进一步研究可见光光纤超快激光功率放大系统，最终实现了脉冲能量4 nJ的635 nm时空锁模激光输出。这项工作将为可见光超快光纤激光器在通信、非线性成像、材料加工和光束自清洁等领域的应用奠定基础，具有很好的学术意义及应用前景。

图（a）635 nm时空锁模光纤激光器与超快激光功率放大器装置图，（b）时空锁模时域特性，（c）输出功率与脉冲能量曲线，（d-e）时空锁模光谱及频谱特性

厦门大学为该论文的第一署名单位，合作署名单位为北京邮电大学。beat365官方网站博士研究生阮秋君、邹金海及北京邮电大学肖晓晟副教授为论文共同第一作者，罗正钱教授为论文通讯作者。该研究工作受到国家优秀青年科学基金、国家重点研发计划、深圳市科技计划项目重点基金、厦门大学中央高校基本业务费专以及厦门大学南强青年拔尖人才项目的支持。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202100678