ZBLAN光纖雷射器跨越可見光到中紅外範圍

2020-11-24 OFweek維科網

　　NP光電公司（亞利桑那州，圖森市）、亞利桑那大學（亞利桑那州，圖森市）和NASA蘭利研究中心（維吉尼亞州，漢普頓）的研究人員使用稀土摻雜氟化鋯/鋇氟/氟化鑭/氟化鋁/的氟化鈉（ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF，或ZBLAN）光纖，開發出第一個單頻ZBLAN光纖雷射器，波長為1200nm（倍頻能力600 nm），而亞利桑那大學研究小組的小分隊已經展示其連續波（CW）中紅外ZBLAN光纖雷射器，波長2.8μm。儘管這兩種雷射器所需的光學元件和泵浦差異較大，但它們都使用ZBLAN光纖，具有稀土摻雜光纖雷射器技術的寬波長範圍特性（見圖）。

稀土摻雜、基於氟化物的ZBLAN光纖可以提供寬範圍波長，

從單頻可見光和紅外到中紅外波長區域。

　　1.單頻ZBLAN光纖雷射器

　　1200nm光纖雷射器是典型的拉曼光纖雷射器，通過摻鐿（Yb）1μm發光石英光纖雷射器泵浦拉曼光纖製成；可惜的是，他們閾值高、噪聲大、波譜寬。這些設計的另一種方法是利用ZBLAN光纖聲子能量少、輻射壽命長的優勢；具體地說，摻雜鈥（Ho3+）的ZBLAN光纖在泵浦吸收波長1150nm（半導體或拉曼光纖雷射器容易達到這一波長）時可以輸出1200 nm波長的信號。

　　研究人員利用大量摻雜Ho3+的ZBLAN光纖創造了一個單頻1200nm的輸出，他們用1150nm拉曼光纖雷射器泵浦該光纖，拼接作為窄帶寬級聯的高反射的輸入和偏振波保持反射部分的光纖布拉格光柵，以確保單縱模式（單頻）和單偏振輸出。

　　偏振保持、波分多路復用（WDM）耦合器移除泵浦光，可保持單偏振輸出。這種由布拉格反射鏡（DBR）光纖雷射器分配的單頻具有10mW的輸出（泵浦功率為520mW）和小於100 kHz的線寬；該團隊正在通過優化摻雜水平、減少光纖汙染物，並改進裝配程序降低腔型損失來提高目前3.8％的效率。

　　根據該研究團隊的說法，這是已開發的第一個單頻1200nm光纖雷射器。這種單頻雷射器可以作為泵浦雷射器應用於傳感和生物醫學應用，並且可以倍頻用作GuideStar雷射器開發可見光光纖雷射器。

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