基于Sb2Se3可饱和吸收体的可切换单/双波长锁模光纤激光器及多频噪声类方脉冲研究

为解决传统可饱和吸收体(SA)热损伤阈值低、难以实现多模态脉冲输出的问题，研究人员采用锥形光纤负载Sb2Se3构建新型SA器件，成功实现5.8%调制深度的锁模激光输出，并首次在掺铒光纤激光器(EDFL)中完成单/双波长切换及孤子脉冲与多频噪声类方脉冲(NLSPs)的转换，为超快光子学提供了新型非线性光学材料解决方案。

　　

在超快激光技术领域，锁模光纤激光器因其窄脉宽、高重复频率的特性，已成为生物医学成像、光学频率梳等尖端应用的核心光源。然而，传统可饱和吸收体(SA)材料如石墨烯、过渡金属硫化物(TMDs)存在热损伤风险，且难以实现多模态脉冲的动态调控。针对这一瓶颈，河北某研究团队创新性地将环境友好型二维材料Sb₂Se₃与锥形光纤结合，通过独特的倏逝场相互作用机制，在《Optics》发表了突破性研究成果。

研究团队采用锥形光纤（腰径15 μm）负载Sb₂Se₃构建SA器件，通过非线性传输测试系统测得57.22 MW/cm²的饱和强度和5.8%的调制深度。将该SA集成至环形激光腔后，利用980 nm激光二极管泵浦50 cm掺铒光纤(EDF)，结合偏振控制器(PC)调节实现了三大创新突破：

单波长脉冲输出
在23.5 dBm泵浦功率下获得中心波长1563.2 nm、脉宽1.98 ps的稳定锁模脉冲，信噪比达68 dB，证实Sb₂Se₃具有优异的超快非线性响应特性。

双波长可切换输出
通过PC调节实现1563.2 nm/1567.6 nm双波长锁模，间隔4.4 nm，源于Sb₂Se₃的宽带吸收特性与腔内双折射效应的协同作用。光谱分析显示两波长强度差<3 dB，验证了良好的波长稳定性。

脉冲类型转换
当泵浦功率增至26 dBm时，激光输出从传统孤子脉冲转变为多频噪声类方脉冲(NLSPs)，其3 dB带宽达18.2 nm，时域呈现74.8 ns的方波包络，对应腔内存的多个纵模竞争。值得注意的是，随着功率提升，纵模数量先增后减，揭示了非线性动力学过程中的模式竞争规律。

该研究首次证实Sb₂Se₃-SA可通过倏逝场相互作用显著提升热损伤阈值，其独特的宽带非线性特性为开发多模态可调谐超快光源提供了新思路。相比传统SA材料，锥形光纤负载方案使相互作用面积增大300倍，有效解决了直接照射导致的热损伤问题。研究不仅拓展了Sb₂Se₃在超快光子学中的应用边界，更为探索新型低维材料在光学调制器、光频梳等领域的应用奠定了实验基础。正如通讯作者Li Shuguang所述，这项工作"为传统SA材料性能研究提供了有价值的参考范式"。