Wyłom! Najwyższa światowa moc 3 μm laser femtosekundowego w środkowej podczerwieni

Wyłom! Najwyższa na świecie moc 3 μm środkowej podczerwieniLaser z włókna femtosekundowego

Laser światłowodowyAby osiągnąć wyjście laserowe w środkowej podczerwieni, pierwszym krokiem jest wybór odpowiedniego materiału matrycy światłowodowej. W laserach z włókna bliskiej podczerwieni macierz szklana kwarcowa jest najczęstszym materiałem z matrycy światłowodowej o bardzo niskiej utraty transmisji, niezawodnej wytrzymałości mechanicznej i doskonałej stabilności. Jednak ze względu na wysoką energię fononową (1150 cm-1) włókno kwarcowe nie może być używane do transmisji laserowej w środkowej podczerwieni. Aby osiągnąć transmisję lasera o niskiej podczerwieni, musimy ponownie wybierać inne materiały z matrycy włókien o niższej energii fononowej, takie jak matryca szklana siarczkowa lub macierz szklana fluorkowa. Włókno siarczkowe ma najniższą energię fononową (około 350 cm-1), ale ma problem, że stężenie domieszkowania nie można zwiększyć, więc nie nadaje się do użycia jako włókna wzmocnienia do generowania lasera w środkowej podczerwieni. Chociaż podłoże szklane fluorkowe ma nieco wyższą energię fononową (550 cm-1) niż podłoże szklane siarkow, może również osiągnąć transmisję o niskiej porażce dla laserów środkowej podczerwieni o długościach fali mniejszej niż 4 μm. Co ważniejsze, podłoże szklane fluoru może osiągnąć wysokie stężenie jonów ziem rzadkich, które może zapewnić wzmocnienie wymagane do wytwarzania lasera w środkowej podczerwieni, na przykład najbardziej dojrzały fluorkowy błonnik ZBLAN dla ER3+ był w stanie osiągnąć stężenie domieszkowania do 10 mol. Dlatego matryca szklana fluorkowa jest najbardziej odpowiednim materiałem z matrycy światłowodowej do laserów z włókna środkowej podczerwieni.

Niedawno zespół profesora Ruana Shuangchen i profesora Guo Chunyu z Shenzhen University opracował femtosekundę o dużej mocyLaser z włókien pulsowySkłada się z ER z zablokowanym trybem 2,8 μm: Oscylator światłowodowy Zblan, jednoczesny przedwzmacniacz ER: ZBLAN FIBER PRZEDMIOTU I POLA DUŻEGO Wzmacniacz ER: ZBLAN FIBER Główny wzmacniacz.
W oparciu o teorię samokompresji i amplifikacji ultra-short impulsu kontrolowanego przez stan polaryzacyjny i prace symulacyjne numeryczne naszej grupy badawczej, w połączeniu z metodami supresji nieliniowej i sterowania trybem średniej mocy światłowodu, aktywnego chłodzenia i struktury amplifikacji podwójnie zawarcia pompy pompowej. Międzynarodowy rekord najwyższej średniej mocy osiągniętej przez tę grupę badawczą został jeszcze odświeżony.

Ryc. 1 Schemat struktury lasera ER: ZBLAN FIBER Oparty na strukturze MOPA
StrukturaLaser femtosekundowySystem pokazano na rycinie 1. Jednoczęściowy podwójny ER: ZBLAN o długości 3,1 m zastosowano jako włókno wzmocnienia w przedwzmacniaczu o stężeniu domieszkowanym 7 mol. i średnicy rdzenia 15 μm (Na = 0,12). W głównym wzmacniaczu podwójnie ubrane pola dużego trybu ER: ZBLAN o długości 4 m zastosowano jako włókno wzmocnienia o stężeniu domieszkowanym 6% molowych i średnicy rdzenia 30 μm (Na = 0,12). Większa średnica rdzenia sprawia, że ​​włókno wzmocnienia ma niższy nieliniowy współczynnik i może wytrzymać wyższą moc szczytową i moc impulsu większej energii impulsowej. Oba końce włókna wzmocnienia są połączone z czapką końcową Alf3.