高重頻飛秒激光器研制難度大 我國政策推動(dòng)相關(guān)技術(shù)研究不斷深入

　　高重頻飛秒激光器，是指高重復(fù)頻率（大于1GHz）的飛秒激光器，也稱GHz重頻飛秒激光器。高重頻飛秒激光具有輸出平均功率高、單縱模功率高、脈沖短、光束質(zhì)量高、模場(chǎng)間隔較大、采樣速率較高等特點(diǎn)。

 

　　飛秒激光是目前能夠獲得的最短脈沖激光，具有時(shí)間寬度超短、峰值功率超高的特點(diǎn)，可以應(yīng)用在物理學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、光通信、微加工、軍工等領(lǐng)域。重復(fù)頻率是超快激光的重要性能參數(shù)，通常飛秒激光的重復(fù)頻率在MHz級(jí)別，高重頻是指重復(fù)頻率達(dá)到1GHz以上。

 

　　高重頻飛秒激光可以利用振蕩器產(chǎn)生，包括諧波鎖模、克爾效應(yīng)鎖模（KLM鎖模）、可飽和吸收鏡鎖模（SESAM鎖模）等技術(shù)，也可以利用腔內(nèi)諧振濾波技術(shù)產(chǎn)生，通常采用法布里-珀羅諧振腔（F-P諧振腔）。

 

　　根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2025-2030年中國高重頻飛秒激光器行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示，高重頻飛秒激光器可以應(yīng)用在光學(xué)頻率梳、低噪聲微波、光頻原子鐘、精密光譜學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、光通信等領(lǐng)域。例如，高重頻飛秒激光器在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可用于醫(yī)學(xué)成像方面，能夠提升信號(hào)速率、提高成像速度，并減少熒光蛋白的光漂白、光損傷，從而提高成像質(zhì)量。

 

　　高重頻飛秒激光器研制難度大，存在激光穩(wěn)定產(chǎn)生困難、高功率下保持短脈沖并控制非線性效應(yīng)干擾困難、相位噪聲高等問題。例如，高重頻飛秒激光可以直接制備成光頻梳，但重復(fù)頻率提高會(huì)導(dǎo)致其噪聲提升，因此其部分重要領(lǐng)域應(yīng)用受到限制。

 

　　2024年8月，我國工信部發(fā)布國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“新型顯示與戰(zhàn)略性電子材料”重點(diǎn)專項(xiàng)2024年度項(xiàng)目申報(bào)指南，將GHz重頻飛秒激光技術(shù)列入，提出探索超高重頻（≥10GHz）脈沖整形與寬譜穩(wěn)定產(chǎn)生機(jī)制，研制多參數(shù)調(diào)控GHz飛秒激光器。我國政策還在推動(dòng)高重頻飛秒激光器技術(shù)不斷進(jìn)步，向超高重頻方向發(fā)展。

 

　　新思界行業(yè)分析人士表示，我國高重頻飛秒激光器相關(guān)研究成果正在增多。西安電子科技大學(xué)、中國科學(xué)院物理研究所合作，采用976nm單模光纖耦合激光器作為泵浦源，基于Yb:KGW晶體，實(shí)現(xiàn)了重復(fù)頻率1GHz的KLM鎖模激光輸出；中國科學(xué)院上海光機(jī)所團(tuán)隊(duì)基于腔內(nèi)諧振濾波技術(shù)，利用F-P腔對(duì)外部NALM諧振腔進(jìn)行模式濾波，將九字腔摻鉺光纖光頻梳的重頻倍增至GHz。

 

關(guān)鍵字： 高重頻飛秒激光器 GHz重頻飛秒激光器