生物成像用特殊波长全光纤超快激光产生与放大技术

飞秒激光双光子荧光显微成像技术以及相干拉曼显微技术具有高的空间分辨率（微米以内）以及高的穿透深度（达到几百微米），突破传统的共焦显微镜的限制，在生物组织和活性细胞的超分辨率层析成像和三维成像等方面具有重要意义。此类生物显微成像技术，需要小型化的、特殊波长的高峰值功率、高重复频率的飞秒激光脉冲源。.本课题基于掺Nd和Yb离子的固体光子带隙光纤研制飞秒光纤激光器，利用固体光子带隙光纤的带通和色散机制，获得特殊波长的激光输出，同时利用固体光子带隙光纤的色散调节特性压缩激光器中输出的带有啁啾的脉冲，制作出小型化的全光纤飞秒脉冲系统。此两种波长激光器的开发成功可以分别作为不同生物样本的双光子成像显微镜光源，经过同步锁定后，还可以作为新型的相干拉曼显微镜提供光源，不但可满足我国高分辨率活体生物成像的需求，也将发挥和展示我国在固体光子带隙光纤激光器技术领域的引领作用。

飞秒激光双光子荧光显微成像技术以及相干拉曼显微技术具有高的空间分辨率（微米以内）以及高的穿透深度（达到几百微米），突破传统的共焦显微镜的限制，在生物组织和活性细胞的超分辨率层析成像和三维成像等方面具有重要意义。此类生物显微成像技术，需要小型化的、特殊波长的高峰值功率、高重复频率的飞秒激光脉冲源。. 本课题基于掺Nd和Yb离子的增益光纤研制飞秒光纤激光器，获得特殊波长的激光输出，同时利用色散调节特性压缩激光器中输出的带有啁啾的脉冲，制作出小型化的全光纤飞秒脉冲系统。本项目完成了掺Nd离子增益光纤激光器的搭建，获得了920nm光纤激光脉冲，最窄脉宽为114fs的脉冲输出；利用产生的920nm的飞秒脉冲进行自相位调制作用，使光谱展宽，进一步压缩后得到更短的脉冲；利用所得超短脉冲进行了斑马鱼的双光子活体成像。利用Yb离子的增益光纤、新型可饱和吸收体锁模，获得1微米脉冲光纤激光输出，获得66飞秒脉冲输出；利用拓扑材料做锁模元件，获得1.5微米脉冲光纤激光器，获得高能量，可调谐的超短脉冲；利用获得的1微米激光器做泵源，获得1200nm范围可调的超短脉冲输出，脉宽最短300飞秒。