近日，葡萄新京官网入口激光技术及应用课题组在应用物理类TOP期刊《Applied Physics Letters》上发表题为“Power scaling of a self-mode-locked vertical-external-cavity surface-emitting laser”论文。研究生晏日为第一作者，葡萄新京官网入口朱仁江教授和国家应用数学中心张鹏教授为共同通讯作者。
本研究着眼于解决垂直外腔面发射激光器（VECSEL）中的自锁模功率扩展难题。在传统方法中，利用增益芯片上的泵浦光斑作为软光阑，使激光器工作在谐振腔的稳区边缘，由于增益介质自身的克尔效应，脉冲激光能够更紧密地聚焦在增益芯片上，使得脉冲激光受到的腔损耗较连续激光更小，从而启动模锁过程。但是该方法的缺点在于无法高效利用泵浦能量，在一定程度上限制了激光输出功率。
为克服上述问题，本研究提出了一种创新方法：将激光器的工作点略微偏离稳区边缘，使脉冲激光在增益芯片上产生较大的光斑，通过增益竞争来启动模锁。这一方法，在V型谐振腔中实现了稳定的自模锁，创造了平均输出功率8.1W的新纪录，且这一记录仅受到所使用的泵浦功率的限制，锁模脉冲重复频率为0.71GHz，脉冲宽度为1.92ps，相应的激光脉冲峰值功率为5.6kW。本研究在锁模激光技术领域取得了重要突破，为超短脉冲激光的应用带来新的可能性。
据悉，本研究得到了“在渝本科高校与中科院所属院所合作项目”、“国家自然科学基金项目”、以及“重庆市教委科技计划项目”的支持。
(a1)和(a2)计算了连续波和脉冲激光器在腔中模式尺寸的演化；(b1)和(b2)泵浦光斑、连续光斑和增益芯片上的脉冲激光；(c1)及(c2)SMLVECSEL谐振腔稳定区的工作点；下标1和2对应于实验中采用的两种方法。
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0154291
