基于钐氧化物薄膜的被动锁模掺铒光纤激光器实现纳秒脉冲输出

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近年来，随着超快光学技术的不断发展，锁模光纤激光器在通信、精密测量和生物医学等领域展现出广阔的应用前景。最新研究显示，利用钐氧化物（Sm₂O₃）薄膜作为可饱和吸收体，在掺铒光纤激光器（EDFL）中成功实现了稳定的纳秒级脉冲输出，为新型二维材料在光子器件中的应用提供了新的思路。 该实验采用的Sm₂O₃薄膜具备高达33%的调制深度，这一数值显著优于传统半导体可饱和吸收镜（SESAM）等材料，使其在实现高效锁模方面具有明显优势。研究人员通过旋涂法将Sm₂O₃纳米颗粒均匀沉积在光纤端面，构建了全光纤结构的可饱和吸收器件。在980 nm半导体激光器泵浦下，系统在较低阈值功率条件下即可进入稳定锁模状态，中心波长锁定在1569.8 nm，对应C波段通信窗口，具备良好的实用价值。 输出脉冲的重复频率为27.8 MHz，单脉冲持续时间为1.8 ns，信噪比超过60 dB，表明其时间稳定性优异。进一步测试显示，该激光器在连续运行超过12小时后仍能保持光谱和时域特性不变，验证了其长期工作可靠性。值得注意的是，Sm₂O₃材料不仅具备优良的非线性光学响应，还表现出较强的环境稳定性和热耐受能力，这为其在复杂工况下的实际部署提供了保障。 与传统的石墨烯、拓扑绝缘体或过渡金属硫化物相比，稀土氧化物材料在能带调控和载流子弛豫动力学方面展现出独特性质。Sm₂O₃因其丰富的4f电子态结构，在近红外区域具有强吸收特性，并可通过缺陷工程进一步优化其非线性响应速度。此项研究成果拓展了稀土化合物在超快光子学中的应用边界，也为下一代高性能、低成本锁模光源的设计提供了新方向。 目前，相关团队正致力于提升该系统的峰值功率与脉宽压缩能力，计划结合色散管理技术实现皮秒乃至飞秒量级脉冲输出。同时，也在探索其他稀土氧化物如铥氧化物、钕氧化物在不同波段激光器中的集成潜力。预计未来这类基于功能氧化物薄膜的光子器件将在高精度传感、激光雷达和集成光通信系统中发挥关键作用。 综上所述，基于Sm₂O₃薄膜的被动锁模掺铒光纤激光器不仅实现了性能上的突破，更开辟了一条利用稀土氧化物开发新型可饱和吸收体的技术路径，对推动我国高端光纤激光装备的自主创新具有重要意义。

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