电子科大团队在中红外光潜激光研究获重要进展

近日，电子科技大学光电信息学院刘永教授团队李剑峰副教授在Nature旗下期刊《Scientific Reports》上发表了题为Mid-infrared passively switched pulsed dual wavelength Ho-doped fluoride fiber laser at 3m and 2（3微米和2微米双波长中红外被动调制掺钬氟化物脉冲光纤激光器）的研究论文，反映了他们在中红外光纤激光研究方面取得的重要进展。该成果主要由李剑峰副教授与其博士生罗鸿禹完成，李剑峰副教授为论文第一兼通讯作者，电子科技大学为第一署名单位。

工作在3m和2m波段的中红外脉冲激光均位于水分子的吸收峰，在激光医疗时有着各自的优点，比如3m脉冲激光穿透深度较浅，对周围组织的光热损伤效应较低，适用于激光美容、激光牙钻等；2m脉冲激光穿透深度相对较深，适用于软组织切割（肿瘤、前列腺）、激光碎结石等，2m激光因其优良的光热效应还具有良好的凝血效果。已有研究表明，在软组织消融治疗中，3m和2m双波长混合脉冲激光可以提高治疗深度；在牙科治疗中，这种双波长混合脉冲激光可以实现牙组织低创伤高效治疗，其中3m激光用于水激光牙钻，2m激光则用以辅助止血。因此，集合多种波长的脉冲激光是未来激光手术医疗的发展方向。然而目前要同时利用这两种激光进行手术是很困难的，这需要将两台独立运转激光器所输出的激光耦合进同一根光纤，这将大大增加系统的复杂程度，并且双波长激光脉冲的时间延迟也很难控制。本文中，作者提出了一种能够在一根光纤中实现3m和2m双波长脉冲同时输出的新方法，利用掺Ho氟化物光纤在3m和2m波段的双波长级联跃迁特性，采用工作在3m波段的可饱和吸收体产生3m波段被动调Q脉冲，再导引出级联2m激光的增益调制脉冲。此外，通过改变泵浦抽运速率和光纤参数，可实现对双波长脉冲输出特性如频率、脉冲宽度的精确控制。该研究成果为未来制备具有多种波长激光优点的复合激光手术刀提供了一种新的方法，还可在多波长复合激光材料加工、多信道空间光通信等领域发挥作用。

自2011年来，李剑峰副教授带领的科研小组一直致力于中红外光纤激光的研究工作，并开展了大量相关的前沿性探索，在高功率连续、可调谐、高能脉冲、超快脉冲等方面取得了一系列科研成果，其中包括首台波长超过3m的瓦级光纤激光器、室温条件下3m波段光纤激光器最高功率水平、首台3m波段锁模光纤激光器、首台中红外双波长脉冲光纤激光器等，发表相关论文20余篇，其中大部分均为Optics Letters（IF=3.179）、Optics Express（IF=3.525）、IEEE Journal of Selected Topics Quantum Electronics（IF=3.465）等OSA、IEEE旗下国际知名光学期刊。

《Scientific reports》是Nature Publish Group旗下的国际著名综合性期刊，涉及物理、化学、生物等多个领域，目前影响因子为5.078。

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