近期，中科院上海光機所超強激光科學與技術(shù)全國重點實驗室研究團隊在重頻可調(diào)的微焦級超快光纖激光研究方面取得進展。相關(guān)研究結(jié)果以“Repetition-rate tunable ultrafast microjoule Yb-fiber lasers”為題發(fā)表于Chinese Optics Letters。

脈沖能量微焦級的飛秒激光在生物眼科醫(yī)療和復合材料微加工領(lǐng)域一直備受關(guān)注。在眼科領(lǐng)域中，激光輔助原位角膜磨鑲術(shù)（LASIK）和小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)（SMILE）等近視矯正手術(shù)，都依賴這類激光實現(xiàn)高精度角膜結(jié)構(gòu)處理，相比傳統(tǒng)機械刀片優(yōu)勢顯著。但當前商用微焦級飛秒激光器多采用固定的重復頻率。固定的重頻雖降低了激光系統(tǒng)復雜度，卻難以應(yīng)對需要更低重頻、更高能量飛秒脈沖的應(yīng)用需求，如飛秒激光輔助白內(nèi)障手術(shù)（FLACS），通常需要數(shù)百kHz重頻，5-10 μJ的飛秒脈沖。發(fā)展重復頻率可調(diào)、脈沖能量微焦級的飛秒激光，可以拓展其應(yīng)用的靈活性。

在這項工作中，研究人員基于光纖啁啾脈沖放大技術(shù)，采用定制的啁啾光纖布拉格光柵作為脈沖展寬器，匹配透射式光柵壓縮器的二階、三階色散，實現(xiàn)了脈沖能量微焦級的飛秒脈沖。該光纖激光系統(tǒng)利用光纖式聲光調(diào)制器進行脈沖選單，實現(xiàn)脈沖重頻在 200 kHz 至 2 MHz 范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)。在2 MHz重頻下，系統(tǒng)可輸出1 μJ、143 fs的脈沖；在200 kHz重頻下，系統(tǒng)可輸出10 μJ、157 fs的脈沖。系統(tǒng)工作在其他重頻下的輸出脈沖寬度均小于180 fs。該系統(tǒng)功率穩(wěn)定性和光束質(zhì)量優(yōu)異，為實際應(yīng)用提供了可靠性能保障。本項工作提供了一套能量微焦級、重頻大范圍調(diào)諧的全光纖飛秒脈沖產(chǎn)生方案，有望應(yīng)用于生物眼科醫(yī)療和復合材料微加工領(lǐng)域。

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輸出脈沖的特性

相關(guān)工作得到國家重點研發(fā)計劃、上海市浦江計劃以及國家自然科學基金等項目支持。

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