突破S波段激光调谐限制：掺铥氟碲酸盐光纤激光器研究获新进展

    在光通信、光学传感、医学成像等领域，S波段（1460-1530nm）激光因其独特的传输特性和应用潜力，一直是科研人员关注的焦点。近期，吉林大学贾志旭、秦冠仕教授团队联合国内外研究者，在S波段光纤激光器领域取得重要突破——他们成功研发出一种宽调谐环形腔掺铥氟碲酸盐光纤激光器，其可调谐范围几乎覆盖整个S波段，相关成果发表于国际知名期刊《OpticsLetters》。

    稀土掺杂光纤：激光技术的“核心引擎”
    稀土离子掺杂光纤是构建高性能光纤激光器和放大器的核心材料。其中，碲酸盐光纤因出色的光学特性，在中红外激光、C+L波段光放大等领域已展现出巨大潜力。例如，掺铒碲酸盐光纤可实现超100nm的增益带宽，掺铥碲酸盐光纤则为中红外2μm以上波段激光提供了优质增益介质。
    然而，在S波段激光领域，传统掺铥氟化物光纤的增益带宽有限，且早期掺铥碲酸盐光纤放大器的相对增益仅约11dB，难以满足实际应用需求。如何突破S波段激光的调谐范围和输出性能限制，成为该领域的关键挑战。

    创新制备与结构设计：解锁宽调谐能力
    研究团队采用棒-管法制备了掺铥氟碲酸盐光纤（TDFTF），这一工艺利用纤芯与包层玻璃在玻璃化转变温度和结晶温度间约100℃的温差优势，确保了光纤的高质量制备。所制光纤为阶梯折射率结构，芯径约4.1μm，在1480nm处的数值孔径为0.24，背景损耗低至0.4dB/m（980nm），为高效激光输出奠定了基础。
    为实现宽调谐激光，团队设计了环形腔结构：将2.1米长的掺铥氟碲酸盐光纤作为增益介质，两端通过直接熔接与石英光纤连接（熔接损耗经优化后显著降低）；腔内插入可调谐光学带通滤波器，并采用1400nm与1570nm双波长泵浦技术。
    双波长泵浦的巧妙之处在于，通过基态吸收与激发态吸收的协同作用，使铥离子从基态（³H₆）逐步跃迁到高能级（³H₄），最终通过³H₄→³F₄跃迁实现S波段光发射。这种设计有效提升了能量转化效率，为宽范围调谐提供了能量保障。

    突破性成果：覆盖全S波段的可调谐与多波长输出
    实验结果显示，该激光器在1400nm（1820mW）和1570nm（150mW）泵浦下，通过调节腔内可调谐滤波器，实现了1460-1526nm的连续可调谐激光输出，几乎覆盖整个S波段，边模抑制比超过40dB，输出功率在1460-1524nm范围内均大于11mW。
    更值得关注的是，当移除腔内可调谐滤波器后，激光器实现了1500nm与1901nm的自由运行多波长输出。通过调控泵浦功率，可灵活切换单波长与多波长模式：低功率1400nm泵浦时，1901nm激光占优；增加1400nm泵浦功率至940mW以上，仅保留1500nm激光输出。这种特性为太赫兹信号产生、多参数光学传感等场景提供了多样化选择。

    应用前景：S波段激光技术的新基石
    该研究首次证实了掺铥氟碲酸盐光纤作为S波段增益介质的巨大潜力。其宽调谐特性可满足光通信中波分复用技术对宽波段光源的需求，多波长输出能力则为高精度传感、医学成像等领域提供了新型工具。
    未来，通过进一步降低环形腔损耗（如优化熔接工艺、改进滤波器性能），该激光器的调谐范围和输出功率有望进一步提升。吉林大学团队的这项成果，不仅为S波段光纤激光器的发展开辟了新路径，也为稀土掺杂碲酸盐光纤在更多波段的应用提供了重要参考。