3 μm波段中紅外激光在生物醫(yī)療、傳感檢測(cè)、信息對(duì)抗、激光加工等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。近年來，國(guó)內(nèi)外諸多單位在該領(lǐng)域已開展了一系列研究工作。 深圳大學(xué)阮雙琛教授、郭春雨教授團(tuán)隊(duì)在3 μm波段中紅外光纖激光發(fā)光機(jī)制研究、核心器件開發(fā)、高穩(wěn)定鎖模脈沖產(chǎn)生、高功率及超短脈沖激光系統(tǒng)研制等方面不斷取得新突破。
在中紅外光纖激光發(fā)光機(jī)制方面，2022年，該課題組提出基于利用激發(fā)態(tài)吸收對(duì)激光下能級(jí)離子循環(huán)利用從而提升2.8 μm摻鉺光纖激光器光光轉(zhuǎn)化效率的方法和技術(shù)。 在超短脈沖激光產(chǎn)生方面，提出并實(shí)現(xiàn)了基于同步泵浦鎖模技術(shù)的2.8 μm和3.5 μm中紅外鎖模光纖激光器；提出并實(shí)現(xiàn)了基于NPE+SA的中紅外混合鎖模光纖激光器，在大模場(chǎng)摻鉺氟化物光纖振蕩器中實(shí)現(xiàn)了脈寬為325 fs，脈沖能量為9.4 nJ的2.8 μm高穩(wěn)定大能量中紅外超短脈沖鎖模光纖激光器。 在中紅外超短脈沖高功率放大方面，提出基于偏振態(tài)控制的中紅外超短脈沖自壓縮放大技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了2.8 μm處4.13 W的高平均功率的59 fs中紅外超短脈沖，對(duì)應(yīng)脈沖能量為42.2 nJ，峰值功率為715 kW，這是目前中紅外光纖激光系統(tǒng)產(chǎn)生的最高平均功率的飛秒超短脈沖。 在中紅外超短脈沖波長(zhǎng)拓展方面，提出基于光纖級(jí)聯(lián)放大的改進(jìn)的孤子自頻移系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了3~3.8 μm波長(zhǎng)大范圍可調(diào)諧的高功率中紅外純孤子超短脈沖，突破了3.6 μm波長(zhǎng)以上中紅外瓦級(jí)飛秒超短脈沖，3.8 μm處脈寬為252 fs，功率達(dá)到了1.6 W國(guó)際最高平均功率水平。 在中紅外超短脈沖激光器全光纖化方面，2023年，基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中紅外端面泵浦光纖合束器和摻鉺氟化物光纖放大器，實(shí)現(xiàn)了3.42 W 國(guó)際最高平均功率的的全光纖化中紅外飛秒光纖激光器，脈寬為115 fs，脈沖能量為45.4 nJ。 在中紅外寬帶光源方面，提出并實(shí)現(xiàn)了基于類噪聲脈沖泵浦的，光譜覆蓋2~4 μm的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定的中紅外超連續(xù)譜光源；結(jié)合該課題組自主研發(fā)的中紅外光纖合束器和摻鉺氟化物光纖放大器，實(shí)現(xiàn)了2.7 μm以上波段功率占比超過97 %的中紅外增強(qiáng)超連續(xù)譜光源，光譜覆蓋2.8-4.2 μm，輸出功率為1.2 W。 在中紅外光纖激光核心器件開發(fā)方面，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了中紅外氟化物光纖和石英光纖全光纖熔接、光纖合束、光纖光柵刻寫、包層功率剝離、模場(chǎng)適配、光纖端帽和氟化物跳線等中紅外光纖器件核心技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了中心波長(zhǎng)2826 nm的20 W連續(xù)波光纖激光器和中心波長(zhǎng)3199 nm的5 W連續(xù)波光纖激光器，以及系列中紅外光纖激光器樣機(jī)及產(chǎn)品。
