利用2.8 μm锁模Er3+掺杂氟化物光纤振荡器产生20 nJ飞秒脉冲

《IEEE Photonics Technology Letters》：>20 nJ Femtosecond Pulses Generation from a 2.8 μm Mode-Locked Er3+-Doped Fluoride Fiber Oscillator

采用非线性极化旋转机制锁模的氟化光纤振荡器在2.8μm处实现>20nJ能量，脉冲宽度301fs，峰值功率65.2kW，单横模运行，是目前中红外飞秒光纤振荡器最高能量。

　　

摘要：

锁模氟化物光纤振荡器为生成中红外（MIR）飞秒脉冲提供了一个经济高效且性能稳定的平台。然而，由于孤子面积定理的限制，大幅提高脉冲能量仍然是一个挑战。腔内色散管理被认为是克服这一限制的可行方法，但相应的脉冲能量仍被限制在10纳焦耳（nJ）以下。在这项研究中，我们报道了一种采用非线性偏振旋转机制的锁模Er3+掺杂氟化物光纤振荡器，工作波长约为2.8微米（μm），其脉冲能量显著提升至超过20纳焦耳（nJ）。该振荡器在一个具有较大负色散（即-0.4皮秒平方（ps2））的腔体内实现了精细的色散控制，该腔体主要由较长的氟化物光纤构成。通过使用反向泵浦方案，进一步降低了往返积分非线性相位，从而提高了腔体在多脉冲发射或连续波输出之前的最大能量承受能力。最终，我们实现了能量高达20.9纳焦耳的脉冲，其脉冲宽度为301飞秒（fs），在单横模操作下的峰值功率达到65.2千瓦（kW）。据我们所知，这一能量水平是迄今为止MIR波段飞秒光纤振荡器的最高纪录。这些结果凸显了锁模氟化物光纤振荡器在紧凑结构中生成高能量MIR飞秒脉冲的巨大潜力。