un, Evoluzione a impulsi del laser a fibra a modalità bloccata da 635 nm. L'impulso a modalità bloccata stabile viene accumulato nella cavità con un numero crescente di viaggi di andata e ritorno. B, L'evoluzione spettrale corrispondente. All'aumentare del numero di viaggi di andata e ritorno, lo spettro ottico si restringe, e la tendenza alla variazione della larghezza di banda spettrale è opposta a quella della durata dell'impulso. C, Profili temporali degli impulsi (solidi) e i corrispondenti trilli di frequenza (tratteggiati). D, Spettri ottici del laser a fibra mode-locked a 635 nm (riquadro:spettri su scala lineare). Gli spettri mostrano una larghezza di banda spettrale ultra stretta (<0.1 nm) intorno a 635 nm e un profilo triangolare con bordi ripidi sulla scala logaritmica. Credito:di Jinhai Zou, Chuchu Dong, Hongjian Wang, Tuanjie Du, e Zhengqian Luo
Laser in fibra mode-locked che generano impulsi ultracorti con i vantaggi della robustezza, la compattezza e l'eccellente qualità del raggio sono di enorme interesse in applicazioni come la lavorazione di materiali laser, medicinale, misurazione di precisione, fotonica biologica, spettroscopia ultraveloce, comunicazione ottica e ricerca scientifica. Negli ultimi decenni, sono stati ben sviluppati laser a fibra ultraveloci mode-locked che operano nelle regioni spettrali del vicino infrarosso e del medio infrarosso, ma le sorgenti laser ultraveloci nella regione spettrale del visibile (380-760 nm) fanno ancora molto affidamento sull'oscillatore bloccato in modalità Ti:zaffiro e sui sistemi di amplificazione parametrica ottica (o raddoppio della frequenza dei laser ultraveloci nel vicino infrarosso), soffre di un grande ingombro e di un costo estremamente elevato. I ricercatori desiderano una soluzione laser visibile ultraveloce alternativa che sia compatta, basso costo, facile da usare e senza manutenzione. Il blocco in modalità passiva in formato interamente in fibra potrebbe soddisfare tutte queste esigenze, e quindi, c'è una forte motivazione di ricerca per sviluppare laser in fibra a modalità bloccata passivamente nella regione visibile.
In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , Zhengqian Luo e colleghi del Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Università di Xiamen, La Cina ha dimostrato un laser a tutte le fibre a lunghezza d'onda visibile passivamente bloccata in modalità. Risolvendo l'equazione di Ginzburg-Landau, hanno scoperto che il meccanismo di risonanza solitonica dissipativa può essere applicato per stabilire impulsi stabili in modalità di luce visibile bloccati in una grande cavità di fibra a dispersione normale. Sulla base dei risultati numerici, hanno inoltre realizzato sperimentalmente un laser a modalità bloccata passivamente a lunghezza d'onda visibile interamente in fibra. Il laser genera impulsi di luce di picosecondi a 635 nm e rappresenta un passo essenziale verso i laser a fibra ultraveloci miniaturizzati nel campo della luce visibile. Il lavoro riportato pone le basi per dispositivi fotonici da utilizzare in applicazioni quali comunicazioni a luce visibile, lavorazione del materiale laser, pettine a frequenza laser a femtosecondi, e ricerca scientifica.
Il laser a 635 nm a modalità bloccata con una cavità a forma di otto interamente in fibra utilizza una fibra ZBLAN codificata Pr/Yb come mezzo di guadagno visibile e uno specchio ad anello di amplificazione non lineare come elemento di blocco della modalità. Questi scienziati riassumono il lavoro di ricerca sull'innovazione come segue:
un, Configurazione sperimentale del laser in fibra mode-locked a 635 nm. B, Spettro ottico del laser a fibra in modalità bloccata con una potenza di pompa di 93 mW. C, Tipici treni di impulsi del laser a fibra a modalità bloccata. D, Inviluppo a impulso singolo con una potenza della pompa di 93 mW (riquadro:inviluppo a un impulso con una potenza della pompa di 68 mW). e, Spettro RF del laser a fibra bloccato in modalità con una potenza di pompa di 93 mW (riquadro:spettro RF a banda larga (intervallo di 100 MHz)) Credito:di Jinhai Zou, Chuchu Dong, Hongjian Wang, Tuanjie Du, e Zhengqian Luo
"Abbiamo dimostrato per la prima volta numericamente e sperimentalmente un laser a modalità bloccata passivamente a 635 nm interamente in fibra. In primo luogo, risolvendo l'equazione di Ginzburg-Landau usando il metodo standard di Fourier a passo diviso, sono state previste e analizzate la formazione e l'evoluzione di impulsi mode-locked a 635 nm. Quindi, sulla base dei nostri risultati numerici, dimostriamo ulteriormente sperimentalmente la generazione stabile di 635 nm impulsi passivamente bloccati in modalità con una durata sintonizzabile di picosecondi, un rapporto segnale-rumore a radiofrequenza di 67 dB e una larghezza di banda spettrale ristretta di <0.1nm. Inoltre, abbiamo anche ottenuto un funzionamento a impulsi di rumore a 635 nm con una durata dell'impulso sintonizzabile da 590 a 1434 ps e un'ampiezza (> 1 nm) e spettro ottico modulato."
"La tecnica e il metodo presentati possono essere utilizzati per la generazione di altri laser a fibra ultraveloci a lunghezza d'onda visibile. È un passo essenziale verso laser a fibra ultraveloci miniaturizzati nella gamma della luce visibile. Questa svolta getterà le basi per l'uso di laser a fibra ultraveloci visibili in applicazioni quali comunicazioni ottiche, biomedicina, lavorazione dei materiali, microimaging, pettine a frequenza laser a femtosecondi, generazione ultraveloce ultravioletta direttamente mediante raddoppio di frequenza e ricerca scientifica, "prevedono gli scienziati.
