大功率、高能量、全光纖　Mamyshev振盪器問世

編譯／高晟鈞

高功率光纖雷射（Ultrafast Fiber Lasers）在材料加工、醫藥等先進領域中確立了重要的地位。相比於固體雷射（Solid-state Lasers），光纖雷射的系統更靈活、質量更高且散熱良好。

然而，由於光纖內部的非線性效應，高功率光纖雷射的單脈衝能量和平均功率仍遜色於固體雷射，尤其是那些由全光纖構成的雷射系統。近期，來自國防科技大學的研究小組，設計了一種纖芯／包層直徑為10／125微米的全保偏光纖Mamyshev振盪器（用來產生週期性訊號的電子電路）。

近年來，高功率光纖雷射的單脈衝能量和平均功率的優化，與具備優秀串聯頻譜增寬，以及偏移光譜濾波作用的Mamyshev振盪器有很大的關係。連續光和弱脈衝將被Mamyshev振盪器所阻擋；另一方面，由於充分的頻譜增寬，科學家可以在強脈衝經過兩個不同中心波長的濾光片後，利用腔內殘存的能量，得到高能量的超快雷射光。

然而，以往的研究，由於引入了大量的自由空間元件來進行信號耦合（兩個電路的能量傳遞）與校準；導致整體系統過於笨重且易受干擾。

由研究團隊所開發的全光纖結構的高功率超快光纖雷射裝置，只搭載了一個用於放大信號的手臂、一根用來展寬另一臂光譜的無源光纖。因此，裝置腔內的非線性相位積累大幅降低，使得系統更加緊湊。該裝置實現了153nJ的單脈衝和3.4W的高功率，創下了全光纖雷射有時以來最高的數據紀錄。

「通過採用具有更大芯徑的光纖與更高非線性相位累積閾值的機制，我們將持續有望對高功率全脈衝雷射裝置進行優化。」

資料來源:Phys.org

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