【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】超短脈沖激光具有峰值功率高、作用時間短、光譜寬等優(yōu)點，在基礎(chǔ)科學、醫(yī)療、航空航天、量子通信、軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
近年快速發(fā)展的飛秒光纖激光器由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、穩(wěn)定性高以及便于攜帶等特點，表現(xiàn)出越來越廣泛的應(yīng)用前景。目前光纖鎖模激光器，包括其它類型的固體激光器，要實現(xiàn)穩(wěn)定的鎖模運行，更多時候還得依靠可飽和吸收體，但由于可飽和吸收體所帶來的激光損傷及損耗等問題，不僅制約著所能產(chǎn)生的激光脈寬與功率，也會影響到長期運行的可靠性。因此研究發(fā)展具有高損傷閾值及低損耗的新型可飽和吸收體，倍受激光專家及材料專家的關(guān)注。近十多年來，隨著凝聚態(tài)物理與材料制備技術(shù)的發(fā)展，碳納米管、石墨烯、拓撲絕緣體等材料作為可飽和吸收材料相繼成功的應(yīng)用于激光鎖模中，特別是新發(fā)展起來的二維納米材料由于具備窄帶隙、超快電子弛豫時間和高損傷閾值等特點，表現(xiàn)出優(yōu)良的可飽和吸收特性，利用該材料的鎖模激光研究也成為人們廣泛關(guān)注的熱點研究內(nèi)容之一。
中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室(籌)光物理重點實驗室L07組一直致力于超快激光的研究，近年來針對小型化飛秒激光的發(fā)展，先后實現(xiàn)了多類晶體及光纖激光的可飽和吸收被動鎖模。通過使用脈沖激光沉積方法將銻化碲拓撲絕緣體材料均勻生長在拉錐光纖的表面所形成的可飽和吸收體，實現(xiàn)了光纖激光的混合鎖模，得到了70 fs的輸出脈沖結(jié)果。通過使用具備超短電子弛豫時間的二硫化鎢作為可飽和吸收材料，結(jié)合減小拉錐光纖的纖芯直徑，得到了67 fs鎖模脈沖輸出，驗證了該混合鎖模光纖激光具有脈寬更短、定時抖動更低等優(yōu)點。此外針對暗孤子產(chǎn)生技術(shù)的限制，通過理論計算Ginzburg- Landau方程中光纖激光器的增益、損耗、色散和非線性等參數(shù)的關(guān)系，理論分析了暗孤子脈沖形成的動力學機制，獲得了信噪比高達94 dB的結(jié)果，實驗上實現(xiàn)了寬光譜的暗孤子脈沖輸出。
近該研究組與北京郵電大學合作，將二硫化鎢作為飽和吸收材料用于光纖激光鎖模，進一步實現(xiàn)了脈寬246 fs的鎖模脈沖激光輸出，據(jù)知這是迄今為止過渡金屬硫化物全光纖鎖模激光器所產(chǎn)生的短脈寬報道。
相關(guān)結(jié)果發(fā)表在新出版的一期《Nanoscale》(2017, 9: 5806)上，并被該雜志選為Highlights進展作為Inside front cover論文刊出(如圖1所示)，論文作者為劉文軍博士，通訊作者為北京郵電大學的雷鳴教授及中科院物理研究所該研究組的魏志義研究員。
該項研究獲得了科技部973項目及國家自然科學基金項目(批準號11674036, 11078022 和 61378040)的支持。
(原文標題：二維納米材料鎖模全光纖激光器研究的新進展)
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