Proveržis! Didžiausios galios pasaulyje 3 μm vidutinio infraraudonųjų spindulių femtosekundės šviesolaidinis lazeris

Proveržis! Didžiausia pasaulyje galia 3 μm vidutinio infraraudonųjų spinduliųfemtosekundinis skaidulinis lazeris

Skaidulinis lazerisNorint pasiekti vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerio išvestį, pirmiausia reikia pasirinkti tinkamą pluošto matricos medžiagą. Infraraudonųjų spindulių pluošto lazeriuose kvarcinio stiklo matrica yra labiausiai paplitusi pluošto matricos medžiaga, turinti labai mažus perdavimo nuostolius, patikimą mechaninį stiprumą ir puikų stabilumą. Tačiau dėl didelės fonono energijos (1150 cm-1) kvarco pluoštas negali būti naudojamas vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerio perdavimui. Norint pasiekti mažą vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerio pralaidumą, turime iš naujo pasirinkti kitas pluošto matricos medžiagas, turinčias mažesnę fonono energiją, pavyzdžiui, sulfidinio stiklo matricą arba fluorido stiklo matricą. Sulfido pluoštas turi mažiausią fonono energiją (apie 350 cm-1), tačiau jis turi problemą, kad negalima padidinti dopingo koncentracijos, todėl jis nėra tinkamas naudoti kaip stiprinimo pluoštas, generuojant vidutinį infraraudonųjų spindulių lazerį. Nors fluorido stiklo substratas turi šiek tiek didesnę fonono energiją (550 cm-1) nei sulfidinio stiklo substratas, jis taip pat gali pasiekti mažų nuostolių perdavimą vidutinio infraraudonųjų spindulių lazeriams, kurių bangos ilgis mažesnis nei 4 μm. Dar svarbiau yra tai, kad fluorido stiklo substratas gali pasiekti didelę retųjų žemių jonų dopingo koncentraciją, kuri gali užtikrinti vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerio generavimui reikalingą padidėjimą, pavyzdžiui, labiausiai subrendęs fluorido ZBLAN pluoštas, skirtas Er3+, sugebėjo pasiekti dopingo koncentraciją iki 10 mol. Todėl fluorido stiklo matrica yra tinkamiausia pluošto matricos medžiaga vidutinio infraraudonųjų spindulių pluošto lazeriams.

Neseniai Šendženo universiteto profesoriaus Ruano Shuangcheno ir profesoriaus Guo Chunyu komanda sukūrė didelės galios femtosekundę.impulsinio pluošto lazerissudarytas iš 2,8 μm režimu užrakinto Er:ZBLAN skaidulinio osciliatoriaus, vienmodžio Er:ZBLAN skaidulinio pirminio stiprintuvo ir didelio režimo lauko Er:ZBLAN skaidulinio pagrindinio stiprintuvo.
Remiantis mūsų tyrimo grupės vidutinio infraraudonųjų spindulių itin trumpo impulso, valdomo poliarizacijos būsena, savaiminio suspaudimo ir stiprinimo teorija bei skaitmeninio modeliavimo darbais, kartu su netiesiniu didelio režimo optinio pluošto slopinimo ir režimo valdymo metodais, aktyvaus aušinimo technologija ir stiprinimu. dvipusio siurblio struktūra, sistema gauna 2,8 μm itin trumpą impulsų išvestį, kurios vidutinė galia yra 8,12 W, o impulso plotis – 148 fs. Šios tyrėjų grupės pasiektas tarptautinis didžiausios vidutinės galios rekordas buvo dar atnaujintas.

1 pav. Er:ZBLAN skaidulinio lazerio struktūros schema, pagrįsta MOPA struktūra
Struktūrafemtosekundinis lazerisSistema parodyta 1 paveiksle. Vienmodė dvigubo apvalkalo 3,1 m ilgio Er:ZBLAN pluoštas buvo naudojamas kaip stiprinimo pluoštas pirminiame stiprintuve, kurio dopingo koncentracija 7 mol.%, o šerdies skersmuo 15 μm (NA = 0,12). Pagrindiniame stiprintuve kaip stiprinimo pluoštas, kurio dopingo koncentracija buvo 6 mol.%, o šerdies skersmuo 30 μm (NA = 0,12), pagrindiniame stiprintuve buvo naudojamas dvigubas 4 m ilgio Er:ZBLAN pluoštas. Dėl didesnio šerdies skersmens stiprinimo pluoštas turi mažesnį netiesinį koeficientą ir gali atlaikyti didesnę didžiausią galią ir didesnės impulsų energijos impulsų išvestį. Abu stiprinimo pluošto galai yra sujungti su AlF3 gnybtų dangteliu.