基于锥形光纤的可调谐掺铒锁模激光器及其生物医学应用潜力

《Optical Fiber Technology》：Tunable erbium laser with intracavity optical filter based on tapered fiber

本文报道了一种基于锥形光纤（TOF）腔内滤波器的可调谐掺铒环型光纤激光器，创新性地结合气溶胶CVD合成单壁碳纳米管（SWCNT）实现被动锁模（ML），首次实现8.5 nm连续波长调谐。该研究为开发紧凑型全光纤激光器提供了新思路，在生物医学成像、光谱分析等领域具有重要应用价值。

　　

¹亮点²

锥形光纤

采用Vytran GPX 3400工作站制备锥形光纤（TOF），使用商用单模光纤（SM332）其纤芯/包层直径为9/125 μm。制备流程包括：去除光纤聚合物保护层，对裸露部分进行清洁处理，最终通过"加热拉伸"工艺形成特定锥形结构。

³结果与讨论⁴

基于15/20/30 μm三种不同腰径的TOF光学滤波器结合SWCNT可饱和吸收体（SA），成功实现了波长可调的超短脉冲输出。所有腰径规格的输出光谱均显示Kelly边带特征，且在进行中心波长调谐时保持稳定（图5a-c）。通过射频频谱分析仪（RFSA）测得脉冲重复频率为14 MHz（图6a-c）。

使用30 μm腰径光学滤波器可实现3.5 nm的精确波长调谐（图5），而20 μm和15 μm腰径的滤波器分别展现出更宽的调谐范围。特别值得注意的是，15 μm腰径滤波器实现了创纪录的8.5 nm连续调谐范围，同时保持稳定的锁模状态，这为生物医学光学相干断层扫描等应用提供了重要技术支撑。

⁵结论⁶

本研究证实了TOF作为光学滤波器在近红外光谱区全光纤可调谐激光器中的应用潜力。通过使用能带间隙调谐至1550 nm波段的SWCNT薄膜作为可饱和吸收体，该激光器在约14 MHz基频下产生锁模超短脉冲。首次系统比较了15/20/30 μm三种腰径滤波器的调谐性能，为开发适用于生命科学研究的紧凑型可调谐激光源奠定了技术基础。