Áttörés! A világ legnagyobb teljesítménye, 3 μm-es közép-infravörösfemtoszekundumos szálas lézer
Fiber lézerközép-infravörös lézerteljesítmény eléréséhez az első lépés a megfelelő szálmátrix anyag kiválasztása. A közeli infravörös szálas lézerekben a kvarcüveg mátrix a legelterjedtebb szálas mátrix anyag, nagyon alacsony átviteli veszteséggel, megbízható mechanikai szilárdsággal és kiváló stabilitással. A nagy fononenergia (1150 cm-1) miatt azonban a kvarcszál nem használható közép-infravörös lézerátvitelre. A közép-infravörös lézer alacsony veszteségű átvitelének elérése érdekében más, alacsonyabb fononenergiájú szálmátrix anyagokat kell újra kiválasztanunk, mint például a szulfidüveg mátrix vagy a fluorid üvegmátrix. A szulfidszál a legalacsonyabb fononenergiával (kb. 350 cm-1), viszont azzal a problémával jár, hogy az adalékkoncentrációt nem lehet növelni, így nem alkalmas erősítő szálként közép-infravörös lézer előállítására. Bár a fluoridüveg hordozó valamivel nagyobb fononenergiával (550 cm-1) rendelkezik, mint a szulfidüveg szubsztrátum, alacsony veszteségű átvitelt is képes elérni a 4 μm-nél kisebb hullámhosszú közép-infravörös lézereknél. Ennél is fontosabb, hogy a fluoridos üveghordozó magas ritkaföldfém-ion adalékkoncentrációt tud elérni, ami biztosítja a közép-infravörös lézergeneráláshoz szükséges erősítést, például az Er3+-hoz a legérettebb fluorid ZBLAN szál adalékolási koncentrációt képes elérni. legfeljebb 10 mol. Ezért a fluorid üvegmátrix a legalkalmasabb szálas mátrix anyag a közép-infravörös szálas lézerekhez.
Nemrég Ruan Shuangchen professzor és Guo Chunyu professzor csapata a Shenzhen Egyetemen kifejlesztett egy nagy teljesítményű femtoszekundumot.impulzusszálas lézer2,8 μm-es módban zárt Er:ZBLAN szálas oszcillátorból, egymódusú Er:ZBLAN szálas előerősítőből és nagymódusú mezős Er:ZBLAN szálas főerősítőből áll.
Kutatócsoportunk polarizációs állapottal vezérelt közép-infravörös ultrarövid impulzus öntömörítési és erősítési elméletén és numerikus szimulációs munkán alapul, kombinálva a nagymódusú optikai szál nemlineáris elnyomási és üzemmódvezérlési módszereivel, aktív hűtési technológiával és erősítéssel A kétvégű szivattyú szerkezetének köszönhetően a rendszer 2,8 μm-es ultrarövid impulzuskimenetet kap, átlagos teljesítménye 8,12 W és impulzusszélessége 148 fs. A kutatócsoport által elért legmagasabb átlagteljesítmény nemzetközi rekordja tovább frissült.
1. ábra Az Er:ZBLAN szálas lézer szerkezeti diagramja MOPA szerkezet alapján
A szerkezet afemtoszekundumos lézerA rendszer az 1. ábrán látható. A 3,1 m hosszú egymódusú, kettős bevonatú Er:ZBLAN szálat használtuk az előerősítő erősítő szálaként 7 mol%-os adalékolási koncentrációval és 15 μm magátmérővel (NA = 0,12). A főerősítőben 6 mol%-os adalékkoncentrációjú, 30 μm magátmérővel (NA = 0,12) erősítő szálként 4 m hosszúságú, dupla borítású nagymódusú Er:ZBLAN szálat használtak. A nagyobb magátmérő miatt az erősítési szál alacsonyabb nemlineáris együtthatóval rendelkezik, és ellenáll a nagyobb csúcsteljesítménynek és nagyobb impulzusenergiának. Az erősítő szál mindkét vége az AlF3 csatlakozósapkához van erősítve.
Feladás időpontja: 2024.02.19