上海光机所突破锁模掺钕光纤激光器噪声研究瓶颈

中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部周佳琦研究员团队，近日在锁模掺钕光纤激光器噪声研究领域取得重要突破，相关成果发表于国际光学期刊Optics Express，为该领域技术应用提供了关键科学依据。

作为生物成像、光学计量等领域的核心支撑技术，915 nm附近的超快激光具有极高的应用价值。目前，基于全保偏光纤非线性放大环镜的掺钕锁模方案，是打造紧凑、稳定、高性能915 nm超快光源的主流路径。但长期以来，学界对不同锁模机制下该类激光器的噪声特性缺乏系统研究，而强度噪声与相位噪声的性能表现，直接关系到材料加工、光学计量等实际应用的精度，成为制约技术落地的关键瓶颈。

针对这一研究空白，周佳琦团队明确研究目标——系统解析不同锁模机制对激光器噪声特性的影响，为锁模机制与应用场景的精准匹配提供支撑。为此，研究团队搭建了两台全光纤9字腔掺钕锁模激光器，分别采用耗散孤子和色散管理孤子两种锁模机制，通过系统测试、数据对比，深入分析了两种机制下不同频段的噪声来源。

经过系列实验验证，两种锁模机制的噪声性能呈现显著差异：色散管理孤子激光器凭借强自振幅调制饱和效应，在强度噪声抑制上表现突出，其相对强度噪声（RIN）积分值仅为0.019%；同时，由于不同噪声间的时频耦合作用较弱，其积分相位噪声低至0.04 rad，整体噪声性能更优。而耗散孤子激光器虽通过腔内窄带滤波将RIN积分值控制在0.035%，但受输出脉冲啁啾较大、脉宽较宽的影响，积分相位噪声高达1.51 rad，噪声控制效果不及前者。

此次研究的核心价值，在于首次系统厘清了两种主流锁模机制与激光器噪声特性的关联规律，填补了该领域的研究空白。不仅为后续锁模掺钕光纤激光器的噪声优化提供了技术参考，更推动了超快掺钕光纤激光技术在生物成像、光学计量等前沿领域的产业化应用进程。据悉，该研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的支持。