超短脈沖激光具有峰值功率高、作用時(shí)間短、光譜寬等優(yōu)點(diǎn)，在基礎(chǔ)科學(xué)、醫(yī)療、航空航天、量子通信、軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。特別是近年快速發(fā)展的飛秒光纖激光器由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、穩(wěn)定性高以及便于攜帶等特點(diǎn)，表現(xiàn)出越來越廣泛的應(yīng)用前景。目前光纖鎖模激光器，包括其它類型的固體激光器，要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的鎖模運(yùn)行，更多時(shí)候還得依靠可飽和吸收體，但由于可飽和吸收體所帶來的激光損傷及損耗等問題，不僅制約著所能產(chǎn)生的激光脈寬與功率，也會影響到長期運(yùn)行的可靠性。因此研究發(fā)展具有高損傷閾值及低損耗的新型可飽和吸收體，倍受激光專家及材料專家的關(guān)注。近十多年來，隨著凝聚態(tài)物理與材料制備技術(shù)的發(fā)展，碳納米管、石墨烯、拓?fù)浣^緣體等材料作為可飽和吸收材料相繼成功地應(yīng)用于激光鎖模中，特別是新發(fā)展起來的二維納米材料由于具備窄帶隙、超快電子弛豫時(shí)間和高損傷閾值等特點(diǎn)，表現(xiàn)出優(yōu)良的可飽和吸收特性，利用該材料的鎖模激光研究也成為人們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)研究內(nèi)容之一。

　　中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室(籌)光物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室L07組一直致力于超快激光的研究，近年來針對小型化飛秒激光的發(fā)展，先后實(shí)現(xiàn)了多類晶體及光纖激光的可飽和吸收被動鎖模。通過使用脈沖激光沉積方法將銻化碲拓?fù)浣^緣體材料均勻生長在拉錐光纖的表面所形成的可飽和吸收體，首次實(shí)現(xiàn)了光纖激光的混合鎖模，得到了70 fs的輸出脈沖結(jié)果。通過使用具備超短電子弛豫時(shí)間的二硫化鎢作為可飽和吸收材料，結(jié)合減小拉錐光纖的纖芯直徑，得到了67 fs鎖模脈沖輸出，驗(yàn)證了該混合鎖模光纖激光具有脈寬更短、定時(shí)抖動更低等優(yōu)點(diǎn)。此外針對暗孤子產(chǎn)生技術(shù)的限制，通過理論計(jì)算Ginzburg- Landau方程中光纖激光器的增益、損耗、色散和非線性等參數(shù)的關(guān)系，理論分析了暗孤子脈沖形成的動力學(xué)機(jī)制，獲得了信噪比高達(dá)94 dB的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了最寬光譜的暗孤子脈沖輸出。

　　最近該研究組與北京郵電大學(xué)合作，將二硫化鎢作為飽和吸收材料用于光纖激光鎖模，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了脈寬246 fs的鎖模脈沖激光輸出，據(jù)知這是迄今為止過渡金屬硫化物全光纖鎖模激光器所產(chǎn)生的最短脈寬報(bào)道。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在新出版的一期Nanoscale(2017, 9: 5806)上，并被該雜志選為Highlights進(jìn)展作為Inside front cover論文刊出(如圖所示)，論文第一作者為劉文軍，通訊作者為北京郵電大學(xué)教授雷鳴及中科院物理所研究員魏志義。

　　該項(xiàng)研究獲得了科技部“973”項(xiàng)目(2012CB821304)及國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號11674036, 11078022 和 61378040)的支持。

　　相關(guān)論文：

　　[1] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Wenlong Tian, Hao Chen, Ming Lei, Peiguang Yan and Zhiyi Wei, 70 fs mode-locked erbium doped fiber laser with topological insulator, Scientific Reports, 6 (2016) 19997.

　　[2] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Mengli Liu, Ming Lei, Shaobo Fang, Hao Teng and Zhiyi Wei, Tungsten disulfide saturable absorbers for 67 fs mode-locked erbium-doped fiber lasers, Optics Express, 25 (2017) 2950-2959.

　　[3] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Wenlong Tian, Hao Chen, Ming Lei, Peiguang Yan and Zhiyi Wei, Generation of dark solitons in erbium-doped fiber lasers based Sb2Te3 saturable absorbers, Optics Express, 23 (2015) 26023-26031.

　　[4] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Zhongwei Shen, Ming Lei, Hao Teng and Zhiyi Wei, Dark solitons in WS2 erbium-doped fiber lasers, Photonics Research, 4 (2016) 111-114.

　　[5] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Ke Bi, Ming Lei and Zhiyi Wei, Tungsten disulphide for ultrashort pulse generation in all-fiber lasers, Nanoscale, 9 (2017) 5806-5811.

圖：Nanoscale(2017, 9: 5806)論文被選為該期Inside front cover論文刊出