Proveržis! Galingiausias pasaulyje 3 μm vidutinio infraraudonojo spinduliavimo femtosekundinis pluošto lazeris

Proveržis! Galingiausias pasaulyje 3 μm vidutinio infraraudonojo spinduliavimo diapazonasfemtosekundinis pluošto lazeris

Pluošto lazerisNorint pasiekti vidutinio infraraudonojo spinduliavimo lazerio galią, pirmiausia reikia pasirinkti tinkamą pluošto matricos medžiagą. Artimojo infraraudonojo spinduliavimo pluošto lazeriuose kvarco stiklo matrica yra labiausiai paplitusi pluošto matricos medžiaga, pasižyminti labai mažais perdavimo nuostoliais, patikimu mechaniniu stiprumu ir puikiu stabilumu. Tačiau dėl didelės fononų energijos (1150 cm⁻¹) kvarco pluoštas negali būti naudojamas vidutinio infraraudonojo spinduliavimo lazerio perdavimui. Norint pasiekti mažus vidutinio infraraudonojo spinduliavimo lazerio perdavimo nuostolius, reikia iš naujo pasirinkti kitas pluošto matricos medžiagas su mažesne fononų energija, pavyzdžiui, sulfido stiklo matricą arba fluorido stiklo matricą. Sulfido pluoštas turi mažiausią fononų energiją (apie 350 cm⁻¹), tačiau turi problemą, kad negalima padidinti legiravimo koncentracijos, todėl jis netinka naudoti kaip stiprinimo pluoštas vidutinio infraraudonojo spinduliavimo lazeriui generuoti. Nors fluorido stiklo substratas turi šiek tiek didesnę fononų energiją (550 cm⁻¹) nei sulfido stiklo substratas, jis taip pat gali pasiekti mažų nuostolių perdavimą vidutinio infraraudonojo spinduliavimo lazeriams, kurių bangos ilgis mažesnis nei 4 μm. Dar svarbiau, kad fluorido stiklo substratas gali pasiekti didelę retųjų žemių jonų legiravimo koncentraciją, kuri gali užtikrinti vidutinio infraraudonojo spektro lazerio generavimui reikalingą stiprinimą, pavyzdžiui, brandžiausias fluorido ZBLAN pluoštas, skirtas Er3+, sugebėjo pasiekti iki 10 molių legiravimo koncentraciją. Todėl fluorido stiklo matrica yra tinkamiausia pluošto matricos medžiaga vidutinio infraraudonojo spektro pluošto lazeriams.

Neseniai Šendženo universiteto profesorių Ruan Shuangchen ir Guo Chunyu komanda sukūrė didelės galios femtosekundinį...impulsinis pluošto lazerisSudarytas iš 2,8 μm režimų sinchronizuoto Er:ZBLAN šviesolaidinio osciliatoriaus, vienmodžio Er:ZBLAN šviesolaidinio išankstinio stiprintuvo ir didelio režimo lauko Er:ZBLAN šviesolaidinio pagrindinio stiprintuvo.
Remiantis mūsų tyrimų grupės atliktu vidutinio infraraudonojo spinduliavimo itin trumpų impulsų, valdomų poliarizacijos būsena, savaiminio suspaudimo ir stiprinimo teorija bei skaitmeniniu modeliavimu, derinant su didelio modo optinio pluošto netiesinio slopinimo ir modų valdymo metodais, aktyvaus aušinimo technologija ir dvigalės kaupinimo sistemos stiprinimo struktūra, sistema gauna 2,8 μm itin trumpų impulsų išvestį, kurios vidutinė galia yra 8,12 W, o impulso plotis – 148 fs. Šios tyrimų grupės pasiektas tarptautinis didžiausios vidutinės galios rekordas buvo dar kartą atnaujintas.

1 pav. Er:ZBLAN skaidulinio lazerio, pagrįsto MOPA struktūra, struktūros schema.
Struktūrafemtosekundinis lazerisSistema parodyta 1 paveiksle. Išankstiniame stiprintuve kaip stiprinimo pluoštas buvo naudojamas 3,1 m ilgio vienmodis dvigubai padengtas Er:ZBLAN pluoštas, kurio legiravimo koncentracija yra 7 mol.%, o šerdies skersmuo – 15 μm (NA = 0,12). Pagrindiniame stiprintuve kaip stiprinimo pluoštas buvo naudojamas 4 m ilgio dvigubai padengtas didelio modų lauko Er:ZBLAN pluoštas, kurio legiravimo koncentracija yra 6 mol.%, o šerdies skersmuo – 30 μm (NA = 0,12). Didesnis šerdies skersmuo lemia stiprinimo pluošto mažesnį netiesinį koeficientą ir didesnę maksimalią galią bei didesnės impulsų energijos impulsų išvestį. Abu stiprinimo pluošto galai yra sujungti su AlF3 gnybtų kondensatoriumi.