Mode-locked fiberlasers die ultrakorte pulsen genereren met de voordelen van robuustheid, compactheid en uitstekende straalkwaliteit zijn van enorm belang in toepassingen zoals lasermateriaalverwerking, medicijn, precisie meting, biologische fotonica, ultrasnelle spectroscopie, optische communicatie en wetenschappelijk onderzoek. In de afgelopen decennia, Mode-locked ultrasnelle fiberlasers die in de nabij-infrarode en midden-infrarode spectrale gebieden werken, zijn goed ontwikkeld, maar ultrasnelle laserbronnen in het zichtbare spectrale gebied (380-760 nm) zijn nog steeds sterk afhankelijk van Ti:sapphire-modus-vergrendelde oscillator en optische parametrische versterkingssystemen (of frequentieverdubbeling van nabij-infrarood ultrasnelle lasers), die lijden aan een grote voetafdruk en extreem hoge kosten. Onderzoekers willen een alternatieve ultrasnelle zichtbare laseroplossing die compact is, goedkoop, gebruiksvriendelijk en onderhoudsvrij. Passieve modusvergrendeling in volledig glasvezelformaat zou aan al deze eisen kunnen voldoen, en daarom, er is een sterke onderzoeksmotivatie om passief-mode-locked fiberlasers in het zichtbare gebied te ontwikkelen.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , Zhengqian Luo en collega's van het Department of Electronic Engineering, Xiamen-universiteit, China demonstreerde een passieve, passieve modusvergrendelde all-fibre laser met zichtbare golflengte. Door de Ginzburg-Landau-vergelijking op te lossen, ze ontdekten dat het dissipatieve soliton-resonantiemechanisme kan worden toegepast om stabiele, in zichtbaar-lichtmodus vergrendelde pulsen tot stand te brengen in een grote vezelholte met normale dispersie. Op basis van de numerieke resultaten, ze realiseerden verder experimenteel een volledig vezel zichtbare golflengte passief mode-vergrendelde laser. De laser genereert lichtpulsen van picoseconden bij 635 nm en vormt een essentiële stap op weg naar geminiaturiseerde ultrasnelle fiberlasers in het zichtbare lichtbereik. Het gerapporteerde werk legt de basis voor fotonische apparaten voor gebruik in toepassingen zoals communicatie met zichtbaar licht, laser materiële verwerking, femtoseconde laserfrequentiekam, en wetenschappelijk onderzoek.

De 635 nm-mode-vergrendelde laser met een all-fibre achtvormige holte maakt gebruik van een Pr/Yb gecodeerde ZBLAN-vezel als het zichtbare versterkingsmedium en een niet-lineaire versterkende lusspiegel als het mode-locking-element. Deze wetenschappers vatten het innovatieonderzoek als volgt samen:

"We hebben voor het eerst numeriek en experimenteel een 635 nm volledig fibre passief mode-locked laser gedemonstreerd. Ten eerste, door de Ginzburg-Landau-vergelijking op te lossen met behulp van de standaard split-step Fourier-methode, de vorming en evolutie van 635 nm mode-locked pulsen werden voorspeld en geanalyseerd. Vervolgens, op basis van onze numerieke resultaten, we demonstreren verder experimenteel de stabiele generatie van 635 nm passief mode-vergrendelde pulsen met een instelbare picosecondeduur, een radiofrequentie signaal-ruisverhouding van 67 dB en een smalle spectrale bandbreedte van <0,1 nm. In aanvulling, we verkregen ook 635 nm ruisachtige pulswerking met een instelbare pulsduur van 590 tot 1434 ps en een brede (> 1 nm) en gemoduleerd optisch spectrum."

"De gepresenteerde techniek en methode kunnen worden gebruikt voor het genereren van andere ultrasnelle fiberlasers met zichtbare golflengte. Het is een essentiële stap naar geminiaturiseerde ultrasnelle fiberlasers in het zichtbare lichtbereik. Deze doorbraak zal de basis leggen voor zichtbare ultrasnelle fiberlasers voor gebruik in toepassingen zoals optische communicatie, biologie, materiële verwerking, microbeeldvorming, femtoseconde laserfrequentiekam, ultraviolet ultrasnelle generatie direct door frequentieverdubbeling en wetenschappelijk onderzoek, ' voorspellen de wetenschappers.