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ZBLAN光纤激光器跨越可见光到中红外范围

导读: 研究人员使用ZBLAN光纤,开发出第一个单频ZBLAN光纤激光器,波长为1200nm。

  NP光电公司(亚利桑那州,图森市)、亚利桑那大学(亚利桑那州,图森市)和NASA兰利研究中心(弗吉尼亚州,汉普顿)的研究人员使用稀土掺杂氟化锆/钡氟/氟化镧/氟化铝/的氟化钠(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF,或ZBLAN)光纤,开发出第一个单频ZBLAN光纤激光器,波长为1200nm(倍频能力600 nm),而亚利桑那大学研究小组的小分队已经展示其连续波(CW)中红外ZBLAN光纤激光器,波长2.8μm。尽管这两种激光器所需的光学元件和泵浦差异较大,但它们都使用ZBLAN光纤,具有稀土掺杂光纤激光器技术的宽波长范围特性(见图)。

稀土掺杂、基于氟化物的ZBLAN光纤可以提供宽范围波长,

从单频可见光和红外到中红外波长区域。

  1.单频ZBLAN光纤激光器

  1200nm光纤激光器是典型的拉曼光纤激光器,通过掺镱(Yb)1μm发光石英光纤激光器泵浦拉曼光纤制成;可惜的是,他们阈值高、噪声大、波谱宽。这些设计的另一种方法是利用ZBLAN光纤声子能量少、辐射寿命长的优势;具体地说,掺杂钬(Ho3+)的ZBLAN光纤在泵浦吸收波长1150nm(半导体或拉曼光纤激光器容易达到这一波长)时可以输出1200 nm波长的信号。

  研究人员利用大量掺杂Ho3+的ZBLAN光纤创造了一个单频1200nm的输出,他们用1150nm拉曼光纤激光器泵浦该光纤,拼接作为窄带宽级联的高反射的输入和偏振波保持反射部分的光纤布拉格光栅,以确保单纵模式(单频)和单偏振输出。

  偏振保持、波分多路复用(WDM)耦合器移除泵浦光,可保持单偏振输出。这种由布拉格反射镜(DBR)光纤激光器分配的单频具有10mW的输出(泵浦功率为520mW)和小于100 kHz的线宽;该团队正在通过优化掺杂水平、减少光纤污染物,并改进装配程序降低腔型损失来提高目前3.8%的效率。

  根据该研究团队的说法,这是已开发的第一个单频1200nm光纤激光器。这种单频激光器可以作为泵浦激光器应用于传感和生物医学应用,并且可以倍频用作GuideStar激光器开发可见光光纤激光器。

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