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脈沖能量微焦級的飛秒激光在生物眼科醫療和復合材料微加工領(lǐng)域一直備受關(guān)注。在眼科領(lǐng)域，激光輔助原位角膜磨鑲術(shù)和小切口角膜基質(zhì)透鏡取出術(shù)等近視矯正手術(shù)均依賴(lài)這類(lèi)激光實(shí)現高精度角膜結構處理。與傳統機械刀片相比，脈沖能量微焦級的飛秒激光優(yōu)勢顯著(zhù)。但當前，商用微焦級飛秒激光器大多采用固定的重復頻率。固定的重頻可降低激光系統復雜度，卻難以應對需要更低重頻、更高能量的飛秒脈沖應用需求，如飛秒激光輔助白內障手術(shù)通常需要數百kHz重頻、5-10μJ的飛秒脈沖。因此，發(fā)展重頻可調、脈沖能量微焦級的飛秒激光可以拓展其應用的靈活性。

近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所科研人員在重頻可調的微焦級超快光纖激光研究方面取得進(jìn)展。研究人員基于光纖啁啾脈沖放大技術(shù)，采用定制的啁啾光纖布拉格光柵作為脈沖展寬器，并匹配透射式光柵壓縮器的二階、三階色散，實(shí)現了脈沖能量微焦級的飛秒脈沖。研究顯示，該光纖激光系統利用光纖式聲光調制器進(jìn)行脈沖選單，可實(shí)現脈沖重頻在200kHz至2MHz范圍內靈活調節，即在2MHz重頻下，系統可輸出1μJ、143fs的脈沖；在200kHz重頻下，系統可輸出10μJ、157fs的脈沖，且系統工作在其他重頻下的輸出脈沖寬度均小于180fs。該系統功率穩定性和光束質(zhì)量?jì)?yōu)異，為實(shí)際應用提供了可靠性能保障。

該研究提供了一套能量微焦級、重頻大范圍調諧的全光纖飛秒脈沖產(chǎn)生方案，有望應用于生物眼科醫療和復合材料微加工領(lǐng)域。

相關(guān)研究成果以Repetition-rate tunable ultrafast microjoule Yb-fiber lasers為題，發(fā)表在Chinese Optics Letters上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì )、科學(xué)技術(shù)部、上海市等的支持。

輸出脈沖的特性

輸出光斑輪廓