NP光电公司（亚利桑那州，图森市）、亚利桑那大学（亚利桑那州，图森市）和NASA兰利研究中心（弗吉尼亚州，汉普顿）的研究人员使用稀土掺杂氟化锆/氟化钡/氟化镧/氟化铝/氟化钠（ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF或ZBLAN）光纤，开发出第一个波长1200 nm（可倍频到600 nm）的单频ZBLAN光纤激光器。与此同时，亚利桑那大学研究小组的小分队已经展示了波长2.8 μm、连续波（CW）锁模运转的中红外ZBLAN光纤激光器。^{[1, 2]}尽管这两种激光器所需的光学元件和泵浦机制差异较大，但是它们都基于ZBLAN光纤，具有稀土掺杂光纤激光器技术的宽泛的波长范围（如图）。

稀土掺杂的基于氟化物的ZBLAN光纤可提供从单频可见光和红外光到中红外波段的宽泛波长范围。

单频ZBLAN光纤激光器

利用波长1 μm的掺镱光纤激光器泵浦拉曼光纤，制成输出位于1200 nm窗口的光纤激光器，这是典型的拉曼光纤激光器。但是它们的阈值较高，并且噪声大、波谱宽。实现这些设计的另一种方法是充分利用ZBLAN光纤的声子能量少、辐射寿命长的优势。特别是掺钬（Ho3+）ZBLAN光纤在其吸收波长1150 nm（这是半导体激光器或拉曼光纤激光器容易达到的波长）泵浦时，可实现1200 nm的输出波长。

保偏波分多路复用（WDM）耦合器能够移除泵浦光，并且可保持单偏振输出。这种基于布拉格反射镜（DBR）的单频光纤激光器，具有10 mW的输出（泵浦功率520 mW）和小于100 kHz的线宽。该团队正在通过优化掺杂水平、减少光纤污染物，并改进装配程序降低腔损耗来提高目前3.8％的转换效率。

这是该研究团队开发的首个单频1200 nm光纤激光器。这种单频激光器可用于传感以及一些生物医学领域，并且还可以通过倍频开发用作GuideStar激光器的可见光光纤激光器。

锁模中红外ZBLAN光纤激光器

超快锁模光纤激光器广泛适用于材料加工、成像、光谱学和非线性频率转换等领域。目前为止，由于二氧化硅基玻璃的较强稀土过渡限制，锁模IR光纤激光器通常局限在1.0 μm、1.5 μm和2.0μm区域。但是由于ZBLAN在紫外至红外波长区拥有较低的声子能量和高透明度，它甚至可以实现中红外区的激射，从而能够实现红外对抗和激光手术等应用。

要制造2.8μm的激光器，用976 nm二极管激光器泵浦掺Er3+的ZBLAN光纤，然后作为可饱和吸收器的铁/锌-硒（Fe2+:ZnSe）晶体用于CW锁模操作。在2.78μm波长下，稳定的CW锁模输出51.4mW的平均功率，脉冲宽度19 ps，脉冲能量1 nJ。

“ZBLAN光纤已经存在了30多年，稀土掺杂ZBLAN光纤激光器已经在紫外到中红外波长范围内获得了展示，”亚利桑那大学研究助理教授Xiushan Zhu说道，“不过，ZBLAN光纤在新型光纤激光器开发方面仍然具有很大的潜力。我们在最近的研究中进一步发现，使用稀土掺杂ZBLAN光纤，可以进一步扩大单频光纤激光器和锁模光纤激光器的波长覆盖范围。”

参考文献

1. X. Zhu et al., Opt. Lett., 37, 20, 4185 (Oct. 15, 2012).
   2. C. Wei et al., Opt. Lett., 37, 18, 3849 (Sept. 15, 2012).