Femtosekunda dużej mocylaserma wielką wartość aplikacyjną w badaniach naukowych i dziedzinach przemysłowych, takich jak generowanie teraherców, generowanie impulsów attosekundowych i grzebień częstotliwości optycznej.Lasery z blokadą modówoparte na tradycyjnych nośnikach ze wzmocnieniem blokowym są ograniczone efektem soczewkowania termicznego przy dużej mocy, a obecnie maksymalna moc wyjściowa wynosi około 20 W.
Laser cienkowarstwowy wykorzystuje wieloprzebiegową strukturę pompy do odbijania światłakontrolka pompydo podłoża wzmacniającego arkusz o grubości 100 mikronów w celu uzyskania wysokiej wydajności absorpcji pompy.Niezwykle cienkie medium wzmacniające w połączeniu z technologią chłodzenia wstecznego znacznie zmniejsza wpływ efektu soczewki termicznej i efektu nieliniowego oraz może osiągnąć wyższą moc wyjściową impulsu femtosekundowego.
Oscylatory waflowe w połączeniu z technologią blokowania trybu soczewki Kerra to główne sposoby uzyskiwania mocy lasera o wysokiej średniej mocy i szerokości impulsu rzędu femtosekund.
FIGA.1 (a) 72 schemat struktury optycznej i (b) schemat fizyczny modułu pompy
Zespół naukowców z Chińskiej Akademii Nauk zaprojektował i zbudował laser arkuszowy z synchronizacją trybu soczewki Kerra w oparciu o samodzielnie opracowany 72-drogowy moduł pompy oraz opracował laser arkuszowy z synchronizacją trybu soczewki Kerra o najwyższej średniej mocy i pojedynczym energia impulsowa w Chinach.
W oparciu o zasadę blokowania modów soczewki Kerra i iteracyjne obliczenia macierzy ABCD zespół badawczy najpierw przeanalizował teorię blokowania modów cienkowarstwowego lasera blokującego modę z soczewką Kerra, symulując zmiany trybu w rezonatorze podczas operacji blokowania modów i ciągłą pracę oraz potwierdził, że promień trybu wnęki na twardej membranie zostanie zmniejszony o ponad 7% po zablokowaniu trybu.
Następnie, kierując się zasadami projektowania, zespół badawczy zaprojektował i zbudował rezonator z synchronizacją modów soczewki Kerra (RYS. 2) w oparciu o 72-drożny moduł pompy (RYS. 1) niezależnie opracowany przez zespół i uzyskał laser pulsacyjny moc wyjściowa o średniej mocy 11,78 W, szerokości impulsu 245 fs i energii pojedynczego impulsu 0,14 μJ przy czasie pompowania 72 W.Szerokość impulsu wyjściowego i zmienność trybu wewnątrzwnękowego są dobrze zgodne z wynikami symulacji.
FIGA.2 Schemat ideowy wnęki rezonansowej zastosowanego w eksperymencie lasera płytkowego Yb:YAG z synchronizacją modów Kerra
Aby poprawić moc wyjściową lasera, zespół badawczy zwiększył promień krzywizny zwierciadła skupiającego i dostroił średnią grubość Kerra oraz dyspersję drugiego rzędu.Gdy moc pompy została ustawiona na 94 W, średnia moc wyjściowa została zwiększona do 22,33 W, szerokość impulsu wynosiła 394 fs, a energia pojedynczego impulsu wynosiła 0,28 μJ.
Aby jeszcze bardziej zwiększyć moc wyjściową, zespół badawczy jeszcze bardziej zwiększy promień krzywizny pary skupionych zwierciadeł wklęsłych, jednocześnie umieszczając rezonator w zamkniętym środowisku o niskiej próżni, aby zmniejszyć wpływ zakłóceń powietrza i dyspersji powietrza.
Czas publikacji: 15 sierpnia 2023 r