單周期全光纖激光器的布局如圖1所示，1．56?m、100 MHz重復率鎖模激光器（MLL）在后向泵浦的保偏摻鉺光纖（EDF）中從20 mW放大到190 mW。經過自壓縮后，當進入保偏高度非線性光纖（HNLF1）時的脈沖寬度減小到35 fs左右，并在HNLF1中通過孤子自頻移（SSFS）產生的波長在1．93?m附近的飛秒脈沖。該脈沖經1米長的PM2000D光纖展寬后，平均功率約為20 mW，再由一小段雙包層摻Tm光纖進行放大。
圖1． 全光纖單周期飛秒脈沖產生實驗裝置［1］。
脈沖經過放大之后，通過兩個級聯自壓縮達到單周期，第一階段58cm PM1550光纖補償高階非線性光纖中的正色散，將脈沖壓縮至約50 fs的寬度。在第二階段，脈沖經過橢圓芯HNLF2（OFS光纖）實現高階孤子自壓縮，HNLF2之后的總輸出功率為374 mW，實驗測得脈沖寬度為6．8fs，對應于1．05個光學周期。圖2中展示了用可見光、近紅外和MIR波段的三個光譜儀記錄壓縮后的輸出光譜以及光譜儀的白噪聲。
圖2． 實驗光譜（實線）與模擬光譜（虛線）［1］．
在獲得單周期脈沖之后，作者利用脈沖內差頻產生了中紅外頻率梳，所用晶體為取向圖案化（OP）－GaAs和CdSiP2（CSP）晶體。裝置如圖3所示：在離軸拋物面1之后，準直光束通過5 mm的MgF2，用于調節色散獲得更高的差頻效率。CSP具有良好的MIR傳輸、高損傷閾值、良好的熱導率、寬禁帶、降低2μm泵浦損耗和高非線性等優點，并且在MIR窗口中具有相對平坦的折射率，有利于產生寬帶MIR光譜。（OP）－GaAs則允許MIR的波長超過15?m，并實現準相位匹配。
圖3． 中紅外頻率梳產生和電光采樣實驗裝置［1］．
實驗中，作者利用電光采樣來檢測裝置產生的中紅外脈沖，圖4a和圖4b分別是CSP晶體產生的中紅外脈沖場和傅里葉變換之后的光譜；圖4c和圖4d則是利用（OP）－GaAs產生的實驗結果。使用CSP晶體，作者產生了載波包絡相位穩定的脈沖，平均功率為860?W，脈沖寬度為63 fs，中心波長為8．5?m。利用（OP）－GaAs產生的光譜中心為9．5至11?m，功率為270?W。
圖4．（a） 利用CSP產生的MIR脈沖和（b）光譜。（c）利用（OP）－GaAs產生的MIR脈沖和（d）光譜［1］．
總之，作者利用全光纖結構產生了中心波長在1．93?m的單周期脈沖，這種單周期光纖激光器和以及由其驅動的MIR裝置能夠在無需維護的情況下長時間運行，激光輸出功率、光譜、脈沖寬度保持穩定，具有廣闊的應用前景。
客服1