Áttörés! A világ legmagasabb teljesítménye 3 μm-es középső infravörös femtoszekundumos rost lézer

Áttörés! A világ legmagasabb teljesítménye 3 μm-es középső infravörösfemtoszekundumos rostos lézer

Rostos lézerA közép-infravörös lézer kimenet elérése érdekében az első lépés a megfelelő szálmátrix anyag kiválasztása. A közel infravörös szálas lézerekben a kvarc üvegmátrix a leggyakoribb szálmátrix anyag, nagyon alacsony átviteli veszteséggel, megbízható mechanikai szilárdsággal és kiváló stabilitással. A magas fonon energia (1150 cm-1) miatt azonban a kvarcszál nem használható a közép-infravörös lézerátvitelhez. A közepes infravörös lézer alacsony veszteségű átvitelének elérése érdekében újra kell választanunk más szálmátrix anyagokat alacsonyabb fonon energiával, például szulfid üvegmátrixot vagy fluorid üvegmátrixot. A szulfid rostnak a legalacsonyabb a fonon energiája (kb. 350 cm-1), de az a problémája, hogy a doppingkoncentráció nem növelhető, tehát nem alkalmas erősítőszálaként történő felhasználásra a közép-infravörös lézer előállításához. Noha a fluorid üvegszubsztrátumnak valamivel magasabb a fonon energiája (550 cm-1), mint a szulfid üvegszubsztrát, alacsony veszteségű átvitelt is elérhet a 4 μm-nél kisebb hullámhosszúságú lézereknél. Ennél is fontosabb, hogy a fluorid üvegszubsztrát magas ritkaföldfém-ion-doppingkoncentrációt érhet el, amely biztosíthatja a közép-infravörös lézerképződéshez szükséges nyereséget, például az ER3+ számára a legérettebb fluorid ZBLAN szálak akár 10 mol-os doppingkoncentráció elérésére képesek voltak. Ezért a fluorid üvegmátrix a legmegfelelőbb szálmátrix anyag a középső infravörös szálas lézerekhez.

Nemrégiben Ruan Shuangchen professzor és Guo Chunyu professzor csapata a Shenzhen Egyetemen nagy teljesítményű femtosekundumot fejlesztett kiimpulzusszálas lézer2,8 μm-es üzemmódú ER-ből: ZBLAN szálas oszcillátor, egyirányú ER: ZBLAN szálas előerősítő és nagy üzemmódú mező ER: ZBLAN szálas főerősítő.
A közép-infravörös ultra-rövid pulzus öngyomlik és amplifikációs elmélete alapján, amelyet kutatócsoportunk polarizációs állapota és numerikus szimulációs munkája vezérel, a nemlineáris szuppresszióval és a nagymódú optikai rost, az aktív hűtési technológia és az amplifikációs struktúrával kombinálva, a rendszer dupla végű pumpás szélességével, és a 148 fs-os pulzusszivattyúval. A kutatócsoport által elért legmagasabb átlagos energia nemzetközi rekordját tovább frissítették.

1. ábra Az ER szerkezeti diagramja: ZBLAN szálas lézer a MOPA szerkezete alapján
Afemtoszekundumos lézerA rendszert az 1. ábra mutatja. Az egyirányú kettős borítású ER: 3,1 m hosszú ZBLAN-szálat használtunk az előerősítőben szerelő rostként, 7 mol, doppingkoncentrációval és 15 μm mag átmérőjével (Na = 0,12). A fő erősítőben egy dupla borítású, nagy üzemmódú, 4 m hosszúságú ZBlan -rostot használtunk erősítőszálaként, 6 mol, doppingkoncentrációval és 30 μm mag átmérőjével (Na = 0,12). A nagyobb mag átmérője miatt az erősítő rost alacsonyabb nemlineáris együtthatóval rendelkezik, és képes ellenállni a nagyobb pulzus energiájának nagyobb csúcsteljesítményének és impulzuskibocsátásának. A erősítő rost mindkét végét az ALF3 terminál sapkájához fuzionálják.