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。
-
AI机器人自动装调光学系统:Science Advances最新研究解读
这项研究由MIT团队完成,平台名为OptoMate。它要解决的问题很直接:能不能让研究人员用自然语言描述实验目标,剩下的——设计光路、摆放元件、精密对准、执行测量——全部由机器自动完成?
2026-08-20
-
光学系统的透过率检测:从单波长到全光谱的测量方法
一个镜头标注"透过率≥95%",这个95%是什么意思?在哪个波长?中心波长还是全波段?一片看起来透亮的镜片,可能在550nm透过率高达99%,但在650nm却只有85%——这个差异会直接影响成像系统的色彩还原和光通量。透过率(Transmittance)是光学元件最基本、却也最容易被笼统对待的参数。精密测量需要明确回答三个问题:测哪个波长、测多大的入射角、测透过还是测透射。本文从透过率的定义、单波长与全光谱测量方法、以及测量误差的控制三个维度,系统介绍光学透过率检测。
2026-08-19
-
干涉仪的光源:稳频激光器如何决定检测精度
干涉仪测量面形精度的核心依据是"波长"——光波长λ是干涉测量的"尺子"。如果这把尺子本身在漂移,测量结果就失去了基准。一片镜片测出面形RMS=0.02λ,但如果光源波长漂移了万分之一,这个"λ"本身的定义就偏差了万分之四——直接转化为测量误差。干涉仪的光源(通常是稳频氦氖激光器)是整个测量系统的精度基准,它的波长稳定性、相干性和功率稳定性,直接决定了干涉测量的精度上限。本文从干涉测量对光源的要求、稳频激光器的工作原理和光源质量对测量的影响三个维度,系统介绍干涉仪光源的工程理解。
2026-08-19
-
用 1.5 秒守住百万片产线: ImageMaster®PRO AR Reflection 把 AR 波导检测做成了「快门」
中国智能眼镜零售量 40.2 万台,同比+96%;零售额 8.1 亿元,同比+102%;4 月份单月又跳到+119%。商务部数据把这条曲线再推一层:2026 年 4 月智能眼镜网络零售额同比+175.2%。IDC 把视野放到全球:2026 年全球 AI 眼镜出货预计 2368.7 万台,中国市场 491.5 万台、同比+77.7%。
2026-08-19
-
振动/冲击工况读图指南 — 从一份随机振动+冲击试验报告看镜头"在路上"的稳定度
拿到 WaveMaster 或其他波前传感器输出的一份"温度扫描"报告,下一步该看什么?本文讲清三件事:报告里到底在测什么、三步判读法怎么走、四种典型变温模式如何识别。文末附一份 5 项异常检查清单,可以照着对一份新报告。
2026-08-18
