Wysoka moc femtosekundylaserma dużą wartość użytkową w badaniach naukowych i przemyśle, np. w generowaniu teraherców, generowaniu impulsów attosekundowych i grzebieniach częstotliwości optycznych.Lasery z blokadą modówKonstrukcje oparte na tradycyjnych mediach o wzmocnieniu blokowym są ograniczone efektem soczewkowania termicznego przy dużej mocy, a obecnie maksymalna moc wyjściowa wynosi około 20 W.
Laser do cienkich arkuszy wykorzystuje wieloprzebiegową strukturę pompy do odbijaniaświatło pompydo arkusza medium wzmacniającego o grubości 100 mikronów dla wysokiej wydajności absorpcji pompy. Niezwykle cienkie medium wzmacniające w połączeniu z technologią chłodzenia wstecznego znacznie zmniejsza wpływ efektu soczewki termicznej i efektu nieliniowego, a także może osiągnąć wyższą moc wyjściową impulsu femtosekundowego.
Oscylatory waflowe w połączeniu z technologią synchronizacji modów soczewek Kerra to główne sposoby na uzyskanie dużej średniej mocy wyjściowej lasera o szerokości impulsu rzędu femtosekund.
FIG. 1 (a) Schemat struktury optycznej 72 i (b) Schemat fizyczny modułu pompy
Zespół badaczy z Chińskiej Akademii Nauk zaprojektował i zbudował laser arkuszowy z soczewką Kerra i synchronizacją modów, oparty na samodzielnie opracowanym 72-drożnym module pompującym, a także opracował laser arkuszowy z soczewką Kerra i synchronizacją modów o najwyższej średniej mocy i energii pojedynczego impulsu w Chinach.
Opierając się na zasadzie synchronizacji modów za pomocą soczewki Kerra oraz iteracyjnym obliczeniu macierzy ABCD, zespół badawczy najpierw przeanalizował teorię synchronizacji modów w laserze z cienką płytką i soczewką Kerra, symulował zmiany modów w rezonatorze podczas operacji synchronizacji modów i pracy ciągłej, a także potwierdził, że promień modu wnęki przy twardej przysłonie zostanie zmniejszony o ponad 7% po synchronizacji modów.
Następnie, kierując się zasadą projektowania, zespół badawczy zaprojektował i zbudował rezonator z blokadą modów soczewki Kerra (RYC. 2) oparty na 72-drożnym module pompującym (RYC. 1) niezależnie opracowanym przez zespół i uzyskał impulsowe wyjście laserowe o średniej mocy 11,78 W, szerokości impulsu 245 fs i pojedynczej energii impulsu 0,14 μJ przy czasie pompowania 72 W. Szerokość impulsu wyjściowego i zmienność modu wewnątrzkomorowego dobrze zgadzają się z wynikami symulacji.
Rys. 2 Schematyczny diagram wnęki rezonansowej lasera waflowego Yb:YAG z synchronizacją modów i soczewką Kerra, użytego w eksperymencie
Aby poprawić moc wyjściową lasera, zespół badawczy zwiększył promień krzywizny lustra skupiającego i dostroił grubość ośrodka Kerra oraz dyspersję drugiego rzędu. Gdy moc pompy ustawiono na 94 W, średnia moc wyjściowa wzrosła do 22,33 W, a szerokość impulsu wynosiła 394 fs, a energia pojedynczego impulsu wynosiła 0,28 μJ.
Aby jeszcze bardziej zwiększyć moc wyjściową, zespół badawczy zwiększy promień krzywizny pary zwierciadeł wklęsłych, umieszczając rezonator w zamkniętym środowisku o niskiej próżni, aby zmniejszyć wpływ zaburzeń powietrza i jego rozpraszania.
Czas publikacji: 15-08-2023