超快固態激光器的長期存在的問題被解決

具有多千兆赫脈衝重複率的超快激光器對於需要高採樣率或可分辨頻率梳狀線的應用是理想的。ETH研究人員現在已經解決了一個長期存在的問題，這些問題阻礙了千兆赫二極體泵浦超快固態激光器的研究。

在蘇黎世聯邦理工學院的超快激光物理（ULP）小組開發的鎖模10 GHz Yb：CALGO激光器的原型。（照片：Aline Mayer，蘇黎世聯邦理工學院）

光頻梳

所謂的光頻梳（OFCs）已成為計量和光譜學中廣泛應用的關鍵工具，Ursula Keller教授在量子電子研究所做出了重要的開創性貢獻。為了生產具有易於分辨並且同時具有低雜訊水平的梳狀線的OFC，需要專用的激光系統。近年來，光子學界在OFCs的開發和改進方面取得了重大進展 - 現在存在各種各樣的系統，從電光和微諧振梳到Kerr透鏡鎖模（KLM）Ti：藍寶石激光器。然而，所有這些當前的千兆赫茲OFC都具有在系統複雜性，成本，穩定性，重複率和/或平均功率方面需要妥協的缺點。

具有半導體可飽和吸收鏡（SESAM）的直接二極體泵浦超快固態激光器在過去已被證明是穩定可靠的OFC源。然而，到目前為止，他們從未能夠以> 10 GHz的重複頻率提供高功率（瓦特級）和短（即飛秒）脈衝。由於固有的脈衝能量波動越來越難以在高重複率下抑制並且傾向於損壞激光器部件，因此難以達到這樣的水平。

Aline Mayer和Christopher Phillips博士是凱勒的團隊成員（量子電子研究所），現在推出了一種可以克服這些權衡的新型鎖模激光器。在《自然通信》雜誌上寫道，它們最近推出了一種連續波的第一飛秒瓦特級操作鎖模固態激光器在超過10GHz的重複率。

他們成功的關鍵是將SESAM與微結構非線性器件結合使用，該器件具有大的，可調諧的和低損耗的自散焦克爾非線性。這種無源腔內器件通過一種新型二維圖形化准相位匹配晶體實現，可保護激光器元件，並通過非常簡單的線性激光腔實現10 GHz重複頻率下的穩定短脈衝操作。

該方法可以使用理想的腔體格式以及使用低成本多模式二極體直接泵浦，而不會影響性能或重複率。因此，這種創新設計代表了一類新的高重複頻率激光器，不再受以前系統的折衷。因此，到目前為止，只有在具有昂貴的Ti：藍寶石激光系統的實驗室環境中才能實現的眾多應用現在應該變得更容易獲得。

來源：激光製造網

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