最近，加拿大研究人员研发了第一台能够在可见光光谱中运行的飞秒光纤激光器，标志着激光技术的重大飞跃，并为从医学和科学研究到材料加工和电信等各个领域的应用开辟了新的路径。

了解飞秒光纤激光器

    在深入研究这项创新的影响之前，了解什么是飞秒光纤激光器至关重要。这些激光在飞秒（千万亿分之一秒）范围工作，发出超短的光脉冲。到目前为止，挑战一直是在可见光范围内产生如此短暂的脉冲——这项研究已经成功克服了这一障碍。

技术突破

    这项研究核心创新在于开发了一种在635纳米（红光）下发射脉冲的光纤激光器，持续时间仅为168飞秒，峰值功率为0.73千瓦。实现这一壮举需要克服几个技术挑战：

1.模式锁定技术：该团队在Pr3+掺杂的氟化物光纤中使用了非线性偏振演进（ nonlinear polarization evolution, NPE），实现了稳定、超快的脉冲。

2.全正常分散模式（All-Normal Dispersion Regime）：在该模式下运作允许产生充满活力的飞秒脉冲。

3.脉冲压缩：嘭脉冲（Chirped pulses）被有效压缩，在保持能量的同时显著缩短其持续时间。

    这些进步得益于基于半导体的泵源的最新发展以及使用氟化物光纤而不是传统二氧化硅光纤，因为氟化物光纤对可见光发射更有效。

    这项技术的潜在应用是巨大而具有变革性的：

1.医疗领域：在手术中，特别是在眼科和神经外科，这些激光的精度和最小的热影响可以带来更 成功的结果。皮肤科医生还可以使用这些激光进行皮肤治疗，包括去除纹身，精度更高，对周围皮肤的损害更小。

2.生物医学成像：该技术增强了多光子显微镜等成像技术的分辨率和深度，对于生物组织和细胞过程的详细研究非常宝贵。

3.材料加工：激光的精度使其成为微加工和精确材料切割的理想选择，这对电子产品和MEMS制造至关重要。

4.科学研究：这些激光能够在分子层面研究快速化学反应和物理过程，为基本现象提供了新的见解。

5. 非线性光学：该技术在频率加倍和超连续生成（supercontinuum generation）中至关重要，扩展了光谱学（spectroscopy）和分析技术的能力。

克服挑战和未来方向

    尽管取得了显著进展，但研究人员面临一些挑战。激光的效率目前相对较低的0.6%，因为现在的研究更专注于超短脉冲产生，而不是效率。未来的研究旨在优化设置，可能产生更高效、更紧凑的设计。

    正在探索的一个途径是使用全光纤设置，这将提高激光的效率并减少插入损失。此外，该团队正在考虑各种优化策略，例如调整过滤器带宽并将硅光纤集成到激光腔中，这可能会为使用更广泛的光纤尾纤组件打开大门。