Nagy teljesítményű femtoszekundumlézernagy alkalmazási értékkel bír a tudományos kutatásban és az ipari területeken, mint például a terahertz generálás, az attoszekundumos impulzusgenerálás és az optikai frekvenciakeverés.Modullal zárolt lézerekA hagyományos blokkerősítésű közegeken alapuló technológiát nagy teljesítménynél a hőlencse-hatás korlátozza, és jelenleg a maximális kimenő teljesítmény körülbelül 20 W.
A vékonylemezes lézer többutas szivattyúszerkezetet használ a visszaverődéshezszivattyú jelzőfény100 mikron vastagságú lemezes erősítőközeg a nagy hatékonyságú szivattyúelnyelés érdekében. A rendkívül vékony erősítőközeg a visszahűtő technológiával kombinálva nagymértékben csökkenti a hőlencse-effektus és a nemlineáris hatás hatását, és nagyobb teljesítményű femtoszekundumos impulzuskimenetet érhet el.
A Kerr-lencse móduscsavarozási technológiájával kombinált wafer oszcillátorok a fő eszközök a nagy átlagos teljesítményű lézerkimenet eléréséhez, femtoszekundumos impulzusszélességgel.
1. ÁBRA: (a) 72 optikai szerkezeti diagram és (b) a szivattyúmodul fizikai diagramja
A Kínai Tudományos Akadémia kutatócsoportja egy saját fejlesztésű 72 utas pumpamodulra épülő Kerr-lencsés móduszáras lemezlézert tervezett és épített, és kifejlesztett egy Kerr-lencsés móduszáras lemezlézert, amely Kína legnagyobb átlagos teljesítményével és egyetlen impulzus energiájával rendelkezik.
A Kerr-lencsés móduscsatolás elvén és az ABCD-mátrix iteratív számításán alapulva a kutatócsoport először elemezte a vékonylemezes Kerr-lencsés móduscsatoló lézer móduscsatolási elméletét, szimulálta a rezonátor módusváltozásait móduscsatolásos és folyamatos működés közben, és megerősítette, hogy a kemény membrán üregének módussugara több mint 7%-kal csökken a móduscsatolás után.
Ezt követően, a tervezési elv vezérelve, a kutatócsoport egy Kerr-lencsés módusszinkronizált rezonátort (2. ÁBRA) tervezett és épített a csapat által függetlenül kifejlesztett 72 utas pumpáló modul (1. ÁBRA) alapján, és 72 W pumpálási idő mellett 11,78 W átlagos teljesítményű, 245 fs impulzusszélességű és 0,14 μJ egyetlen impulzusenergiájú lézer kimenetet kapott. A kimeneti impulzus szélessége és az üreges módus változása jó egyezést mutat a szimulációs eredményekkel.
2. ÁBRA A kísérletben használt Kerr-lencsés móduskapcsolt Yb:YAG ostyalézer rezonáns üregének vázlatos rajza
A lézer kimenő teljesítményének javítása érdekében a kutatócsoport megnövelte a fókuszáló tükör görbületi sugarát, valamint finomhangolta a Kerr-közeg vastagságát és a másodrendű diszperziót. Amikor a pumpálási teljesítményt 94 W-ra állították be, az átlagos kimenő teljesítmény 22,33 W-ra nőtt, az impulzusszélesség 394 fs, az egyes impulzusok energiája pedig 0,28 μJ volt.
A kimenő teljesítmény további növelése érdekében a kutatócsoport tovább növeli a fókuszált homorú tükörpár görbületi sugarát, miközben a rezonátort alacsony vákuumú, zárt környezetbe helyezi, hogy csökkentse a levegő zavarásának és diszperziójának hatását.
Közzététel ideje: 2023. augusztus 15.