用于超快光纤激光器的“即插即用”等离子体超光纤

长三角G60激光联盟导读

据悉，目前为止，在光纤尖端集成等离子体超表面，集成超光纤，丰富普通光纤功能并产生多种如平面整形、超分辨率成像和超紧凑的传感等多种先进的应用已为人们熟知。然而，很少有人关注等离子超纤维在非线性等离子体体系中的实际应用。

将超纤作为常规光纤器件的广泛应用存在一定的挑战：a)纳米制造不可避免地受到机械振动的影响，因此由于裸纤维的长径比大，纳米结构的可重复性较差;B)功能化裸光纤和标准光纤之间的连接会引入潜在的污染，甚至损坏等离子体超表面。因此，制造具有可复制的超表面几何形状和标准适应接口的超纤维的方法显然是必要的。

等离子体超纤维的纳米制造。集成在标准单模光纤跳线（SMFJ）端面上的等离子体元表面示意图，此处用作激光锁模的可饱和吸收体（SA）。

西湖大学工程学院3D微/纳米加工与表征重点实验室Qiu教授和Wang Jiyong博士领导的一组科学家在《光：先进制造》杂志上发表了一篇新论文，他们开发了一种方法，通过使用标准平面技术，例如电子束光刻（EBL）和聚焦离子束（FIB），将定义良好的超表面直接集成到商用单模光纤跳线（SMFJ）的端面上。

QIU Min教授说:“因为只需要标准的纳米制造技术，全世界的无尘室都可以使用该工艺流程。”

将所制备的超光纤进一步实施到光纤激光器腔中，以作为一种特殊的可饱和吸收体，这是一般超短激光脉冲的一个重要光学元件。

等离子体超纤维的纳米表征。计算了不同杆长的Au纳米棒阵列的透射光谱。杆宽为160nm，高度为50nm。纵向和横向周期保持恒定在750nm。激发极化平行于纳米棒的长轴。粉红色虚线表示1550nm的光谱波长。

“通过调整超光纤的等离子体共振，我们实现了不同波长波段的全光纤亚皮秒孤子锁模，” Shen Xiang教授说。

除了实验工作之外，他们还建立了一个数学模型，用于量化等离子体元表面的饱和吸收，并阐明了非线性光学效应的潜在物理机制。

集成等离子超光纤的自制超快光纤激光器，其中LD代表泵浦激光二极管，WDM代表波分复用器，EDF代表掺铒光纤，ISO代表光隔离器，OFC代表输出光纤耦合器，SMF代表标准单模电信光纤，PC代表偏振控制器。

“这种等离子体超光纤为超薄非线性可饱和吸收器提供了新的前景，可用于需要可调谐非线性传递函数的应用，如超快激光器或神经形态电路。这项工作为传感、成像、通信和许多其他方面的‘全光纤’光学系统铺平了道路，” Wang博士补充道。