近日，我室研究生杨灵灵（第一作者）和戴世勋研究员（通讯作者）等在期刊Optics Express (IF=3.2) 发表了题为“Low-threshold broadband-tunable cascaded Raman fiber laser at 2.3 μm based on highly GeO₂-doped silica and As₂S₃ fibers”的研究论文 (Optics Express, 33(6), 14304-14313, 2025, https://doi.org/10.1364/OE.557466)。

       工作波长>2.3 μm的脉冲光纤激光器在气体传感和医疗手术方面的应用而引起了广泛的关注。铥离子掺杂和铥/钬离子共掺的光纤激光器通常限于单波长输出，由于中红外软玻璃光纤光栅制备技术的不成熟，导致在中红外波段实现多波长或宽带可调谐激光输出仍具有挑战性。通过调节泵浦激光器波长和选择拉曼增益光纤基质材料，可实现工作波长>2.3 μm波长可调谐的拉曼激光输出。

       硫系光纤在中红外波长范围内具有更高的拉曼增益系数和低损耗宽带传输特性，被用作最具潜力的低阈值中红外拉曼光纤激光器的拉曼增益介质。本工作通过将高GeO₂掺杂石英光纤与As₂S₃光纤相结合，成功搭建了如图1所示的低阈值、宽带可调谐的2.3 μm级联拉曼脉冲激光器。采用高GeO₂掺杂石英光纤和双向泵浦方案，在2.15 μm波段实现了最高99.2%的拉曼光谱纯度的一阶拉曼光纤激光器。在此基础上，采用As₂S₃光纤作为二阶拉曼增益介质，在2335 nm波长处实现最大光谱纯度为47.2%、单脉冲能量为5.1 μJ的二阶拉曼激光输出。此外，通过精确调控2 μm种子光源的中心波长，我们实现了二阶拉曼激光器的中心波长可在2303 nm至2377 nm范围内连续调谐，覆盖了74 nm的光谱带宽，如图2所示。本工作利用高GeO₂掺杂石英和As₂S₃光纤构成级联拉曼光纤激光器，为中红外光纤激光器提供了可行的替代方案，在分子光谱，生物医学，国防和安全方面具有应用潜力。

图1. 基于高GeO₂掺杂二氧化硅光纤和As₂S₃光纤的级联拉曼光纤激光器实验装置。LD: 激光二极管，ISO: 隔离器，TDCF: 铥掺杂双包层光纤，OC: 光耦合器，TBPF: 可调带通滤波器，MFA: 模场适配器

图 2.（a）一阶和（b）二阶拉曼光纤激光器波长可调谐的线性光谱图