Didelės galios femtosekundėlazeristuri didelę taikomąją vertę mokslinių tyrimų ir pramonės srityse, tokiose kaip terahercų generavimas, atosekundinių impulsų generavimas ir optinis dažnių šukavimas.Modifikuotai užrakinti lazeriaitradicinėmis blokinio stiprinimo terpėmis pagrįstus įrenginius riboja šiluminio lęšio efektas esant didelei galiai, o šiuo metu maksimali išėjimo galia yra apie 20 W.
Plonasluoksnis lazeris naudoja daugiapakopę siurblio struktūrą, kad atspindėtųsiurblio lemputė100 mikronų storio lakštinė stiprinimo terpė, skirta didelio efektyvumo siurblio absorbcijai. Ypač plona stiprinimo terpė kartu su atgalinio aušinimo technologija gerokai sumažina terminio lęšio ir netiesinio efekto įtaką ir gali pasiekti didesnės galios femtosekundinių impulsų išvestį.
Plokšteliniai osciliatoriai kartu su Kerro lęšio režimų fiksavimo technologija yra pagrindinė priemonė, leidžianti gauti didelės vidutinės galios lazerio išvestį, kurios impulsų plotis yra femtosekundės eilėje.
1 pav. (a) 72 siurblio modulio optinės struktūros schema ir (b) fizinė schema
Kinijos mokslų akademijos tyrėjų komanda suprojektavo ir pagamino Kerro lęšio režimų sinchronizavimo lakštinį lazerį, pagrįstą savarankiškai sukurtu 72 krypčių siurblio moduliu, ir sukūrė Kerro lęšio režimų sinchronizavimo lakštinį lazerį, pasižymintį didžiausia vidutine galia ir vieno impulso energija Kinijoje.
Remdamasi Kerro lęšio režimų fiksavimo principu ir iteraciniu ABCD matricos skaičiavimu, tyrėjų komanda pirmiausia išanalizavo plonasluoksnio Kerro lęšio režimų fiksavimo lazerio režimų fiksavimo teoriją, sumodeliavo rezonatoriaus režimų pokyčius režimų fiksavimo ir nepertraukiamo veikimo metu ir patvirtino, kad po režimų fiksavimo kietosios diafragmos ertmės režimų spindulys sumažės daugiau nei 7 %.
Vėliau, vadovaudamasi projektavimo principu, tyrėjų komanda suprojektavo ir pagamino Kerro lęšio režimu užrakintą rezonatorių (2 pav.), pagrįstą komandos nepriklausomai sukurtu 72 padėčių siurbimo moduliu (1 pav.), ir gavo impulsinio lazerio išvestį, kurios vidutinė galia buvo 11,78 W, impulso plotis – 245 fs, o vieno impulso energija – 0,14 μJ, esant 72 W siurbimo laikui. Išėjimo impulso plotis ir vidinio ertmės režimo kitimas gerai atitinka modeliavimo rezultatus.
2 pav. Eksperimente naudoto Kerro lęšio Yb:YAG plokštelinio lazerio rezonansinės ertmės schema
Siekdama pagerinti lazerio išėjimo galią, tyrėjų komanda padidino fokusavimo veidrodžio kreivumo spindulį ir tiksliai suderino Kerro terpės storį bei antros eilės dispersiją. Kai siurblio galia buvo nustatyta ties 94 W, vidutinė išėjimo galia buvo padidinta iki 22,33 W, impulso plotis siekė 394 fs, o vieno impulso energija – 0,28 μJ.
Siekdama dar labiau padidinti išėjimo galią, tyrėjų komanda dar labiau padidins fokusuotos įgaubtos veidrodžių poros kreivumo spindulį, tuo pačiu pastatydama rezonatorių uždaroje aplinkoje su mažu vakuumu, kad sumažintų oro trikdžių ir oro sklaidos įtaką.
Įrašo laikas: 2023 m. rugpjūčio 15 d.