遙遙領(lǐng)先 | 華日激光發(fā)布自啟動(dòng)低噪聲NALM鎖模激光種子源

華日激光超快光纖激光實(shí)驗室基于NALM鎖模技術(shù)，優(yōu)化光學(xué)設計、電學(xué)控制與機械封裝，研制出可自啟動(dòng)的微型飛秒和皮秒9字腔激光種子源！

超快激光技術(shù)在精密測量，航天航空，工業(yè)生產(chǎn)，生物醫療以及科學(xué)研究超快激光技術(shù)在精密測量，航天航空，工業(yè)生產(chǎn)，生物醫療以及科學(xué)研究等領(lǐng)域有著(zhù)重要的應用。

作為超快激光的核心組件，目前市面上大部分皮秒和飛秒種子源都使用半導體可飽和吸收鏡（ Semiconductor Saturable Absorber Mirror, SESAM）鎖模。

這種基于SESAM的被動(dòng)鎖模方案技術(shù)成熟，自2016年起已在華日激光實(shí)現批量化生產(chǎn)。然而種子源內部的核心器件SESAM目前嚴重依賴(lài)進(jìn)口，并且SESAM本身存在損傷閾值低、恢復時(shí)間長(cháng)等劣勢，導致皮秒和飛秒種子源輸出功率偏低、噪聲偏強、維護成本偏高等問(wèn)題。

相較而言，基于非線(xiàn)性放大環(huán)形鏡（Nonlinearamplifyingloopmirror,NALM）原理的新型全光纖振蕩器無(wú)SESAM器件，具有穩定性高、噪聲低、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，在低噪聲脈沖放大、光學(xué)頻率梳等先進(jìn)激光技術(shù)與應用領(lǐng)域展現出巨大潛力。

圖1：全光纖9字腔結構示意圖；圖2：Sagnac環(huán)透射率隨非線(xiàn)性相移量的變化

全光纖NALM激光器一般呈9字型結構，故也被稱(chēng)為9字腔激光器，其通過(guò)引入非線(xiàn)性相移和非對稱(chēng)分布的Sagnac環(huán)來(lái)實(shí)現鎖模：如圖1所示，光脈沖經(jīng)過(guò)耦合器進(jìn)入環(huán)行腔后，分為兩個(gè)沿相反方向傳輸的脈沖，由于環(huán)內增益光纖位置的非對稱(chēng)性，導致兩路光脈沖經(jīng)歷的非線(xiàn)性效應不同，兩脈沖重新在耦合器處相遇并發(fā)生干涉時(shí)，各自積累的非線(xiàn)性相移不同，如圖2所示，相位差在2π時(shí)兩脈沖相干相長(cháng)，相位差在π時(shí)兩脈沖相干相消，Sagnac環(huán)展現出類(lèi)似于可飽和吸收體的強光高透、弱光低透的光開(kāi)光特性，可以實(shí)現鎖模。

同時(shí)，Sagnac環(huán)具有顯著(zhù)的光濾波特性，對脈沖時(shí)/頻域中強度較高部分高透，強度較低部分低透，可有效抑制噪聲，形成穩定、低噪聲的超短脈沖輸出。

華日激光超快光纖激光實(shí)驗室（Huaray UFLL）基于NALM鎖模技術(shù)，優(yōu)化光學(xué)設計、電學(xué)控制與機械封裝，研制出可自啟動(dòng)的微型飛秒和皮秒9字腔激光種子源。

圖3：飛秒種子光譜

圖4：皮秒種子光譜

圖5：飛秒種子源功率穩定性

激光器使用全保偏光纖方案，結合華日專(zhuān)利技術(shù)調教，壽命長(cháng)、噪聲低、穩定性高。飛秒種子源中心波長(cháng)1030 nm，重復頻率20-100 MHz可定制，光譜寬度>15 nm，脈寬可壓縮至<100 fs，烤機功率波動(dòng)RMS <0.3%，相對強度噪聲RIN <-150 dBc/Hz @100 kHz；皮秒種子源中心波長(cháng)1064 nm, 重復頻率20-100 MHz可定制, 光譜寬度<0.6 nm，脈沖寬度10 ps。

以上技術(shù)突破，對華日激光超快激光產(chǎn)品線(xiàn)來(lái)說(shuō)，可謂突破性創(chuàng )新，華日激光在超快激光器技術(shù)領(lǐng)域，已進(jìn)入國際領(lǐng)先水平。