遥遥领先！华日激光发布自启动低噪声NALM锁模激光种子源
发布时间：2023-09-21 作者：华日激光
华日激光超快光纤激光实验室基于NALM锁模技术，优化光学设计、电学控制与机械封装，研制出可自启动的微型飞秒和皮秒9字腔激光种子源。
超快激光技术在精密测量、航天航空、工业生产、生物医疗以及科学研究等领域有着重要的应用。作为超快激光的核心组件，目前市面上大部分皮秒和飞秒种子源都使用半导体可饱和吸收镜（Semiconductor Saturable Absorber Mirror, SESAM）锁模。
这种基于SESAM的被动锁模方案技术成熟，自2016年起已在华日激光实现批量化生产。然而，种子源内部的核心器件SESAM目前严重依赖进口，并且SESAM本身存在损伤阈值低、恢复时间长等劣势，导致皮秒和飞秒种子源输出功率偏低。
相较而言，基于非线性放大环形镜（Nonlinearamplifyingloopmirror，NALM）原理的新型全光纤振荡器无SESAM器件，具有噪声低、寿命长等优点，在低噪声脉冲放大、光学频率梳等先进激光技术与应用领域展现出巨大潜力。
图1：全光纤9字腔结构示意图； 图2：Sagnac环透射率随非线性相移量的变化
全光纤NALM激光器一般呈9字型结构，故也被称为9字腔激光器，其通过引入非线性相移和非对称分布的Sagnac环来实现锁模（图1）。光脉冲经过耦合器进入环行腔后，分为两个沿相反方向传输的脉冲。由于环内增益光纤位置的非对称性，导致两路光脉冲经历的非线性效应不同，两脉冲重新在耦合器处相遇并发生干涉时，各自积累的非线性相移不同（图2）。相位差在2π时两脉冲相干相长，相位差在π时两脉冲相干相消，Sagnac环展现出类似于可饱和吸收体的强光高透、弱光低透的光开光特性，可以实现锁模。
同时，Sagnac环具有显著的光滤波特性，对脉冲时/频域中强度较高部分高透，强度较低部分低透，可有效抑制噪声，形成稳定、低噪声的超短脉冲输出。
华日激光超快光纤激光实验室（Huaray UFLL）基于NALM锁模技术，优化光学设计、电学控制与机械封装，研制出可自启动的微型飞秒和皮秒9字腔激光种子源。
图3：飞秒种子光谱
图4：皮秒种子光谱
图5：飞秒种子源功率稳定性
激光器使用全保偏光纤方案，结合华日专利技术调教，寿命长、噪声低、稳定性高。飞秒种子源中心波长1030 nm，重复频率20-100 MHz可定制，光谱宽度>15 nm，脉宽可压缩至<100 fs，烤机功率波动RMS <0.3%，相对强度噪声RIN <-150 dBc/Hz @100 kHz；皮秒种子源中心波长1064 nm, 重复频率20-100 MHz可定制, 光谱宽度<0.6 nm，脉冲宽度10 ps。
以上技术突破，对华日激光超快激光产品线来说，可谓突破性创新，华日激光在超快激光器技术领域，已进入国际领先水平。
