近日，物电学院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，物电学院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
