圖1.實驗裝置示意圖

近日，中科院上海光機所空天激光技術與系統部周佳琦研究員等人與國科大杭州高等研究院馮衍研究員組成的聯合研究團隊，在重復頻率和波長靈活的飛秒激光產生方向取得進展。相關成果以“Repetition-rate and wavelength flexible femtosecond laser pulse generation”為題發表于Laser & Photonics Reviews。

傳統的鎖模光纖激光器受限于諧振腔結構和稀土摻雜光纖增益譜范圍，很難獲得重復頻率和波長靈活的飛秒脈沖輸出。針對該問題，研究團隊將增益開關激光二極管和非線性光學增益調制結合，開發了一種新型的飛秒拉曼脈沖產生技術。基于該方法，可以產生重復頻率的連續大范圍可調的飛秒激光脈沖;結合級聯拉曼效應，可以進一步擴展輸出脈沖的工作波長范圍。

在實驗中，利用1065 nm增益開關激光二極管作為泵浦，實現了一階拉曼1121 nm脈沖的重復頻率在1 MHz~150 MHz范圍內連續調節，單脈沖能量大于100 nJ，脈寬壓縮至525 fs，最大拉曼轉換效率達到80.2 %。通過級聯非線性光學增益調制，進一步獲得了高性能二階拉曼1178 nm飛秒激光脈沖輸出，驗證了其波長靈活性。該研究提供了一種產生重頻和波長靈活的飛秒激光脈沖的新方法，在非線性光學成像和激光微納加工等領域具有潛在的應用價值。

圖2.不同重頻下的拉曼脈沖輸出特性。(a)脈寬和平均功率;(b)光譜演變;(c)拉曼轉換效率

圖3.一階拉曼1121 nm脈沖輸出特性。(a)光譜;(b)自相關曲線;(c)RF譜

該項工作得到了中國科學院青年創新促進會、國家自然科學基金和上海市自然科學基金的支持。

審核編輯 黃宇