Прарыў! Наймагутнейшы ў свеце сярэдні інфрачырвоны дыяпазон з даўжынёй хвалі 3 мкмфемтасекундны валаконны лазер
Валаконны лазерКаб дасягнуць выхаднога выпраменьвання лазера ў сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне, першым крокам з'яўляецца выбар адпаведнага матэрыялу валаконнай матрыцы. У валаконных лазерах блізкага інфрачырвонага дыяпазону найбольш распаўсюджаным матэрыялам валаконнай матрыцы з'яўляецца кварцавая шкляная матрыца з вельмі нізкімі стратамі перадачы, надзейнай механічнай трываласцю і выдатнай стабільнасцю. Аднак з-за высокай энергіі фанонаў (1150 см-1) кварцавае валакно нельга выкарыстоўваць для перадачы лазера ў сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне. Каб дасягнуць нізкіх страт перадачы лазера ў сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне, нам трэба перавыбраць іншыя матэрыялы валаконнай матрыцы з ніжэйшай энергіяй фанонаў, такія як сульфідная шкляная матрыца або фтарыдная шкляная матрыца. Сульфіднае валакно мае найменшую энергію фанонаў (каля 350 см-1), але мае праблему з тым, што канцэнтрацыю легіруючых рэчываў нельга павялічыць, таму яно не падыходзіць для выкарыстання ў якасці ўзмацняльнага валакна для генерацыі лазера ў сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне. Нягледзячы на тое, што падкладка з фтарыднага шкла мае крыху вышэйшую энергію фанонаў (550 см-1), чым падкладка з сульфіднага шкла, яна таксама можа дасягнуць перадачы з нізкімі стратамі для лазераў у сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне з даўжынямі хваль менш за 4 мкм. Што яшчэ больш важна, фтарыднае шкляная падкладка можа дасягнуць высокай канцэнтрацыі легіравання іонамі рэдказямельных элементаў, што можа забяспечыць узмацненне, неабходнае для генерацыі лазера ў сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне, напрыклад, найбольш сталае фтарыднае валакно ZBLAN для Er3+ змагло дасягнуць канцэнтрацыі легіравання да 10 моль. Такім чынам, матрыца фтарыднага шкла з'яўляецца найбольш прыдатным матэрыялам для валаконнай матрыцы для валаконных лазераў у сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне.
Нядаўна каманда прафесара Руана Шуанчэна і прафесара Го Чунью з Шэньчжэньскага ўніверсітэта распрацавала магутны фемтасекундны...імпульсны валаконны лазерскладаецца з 2,8 мкм валаконнага генератара Er:ZBLAN з блакіроўкай мод, аднакадовага валаконнага папярэдняга ўзмацняльніка Er:ZBLAN і асноўнага валаконнага ўзмацняльніка Er:ZBLAN з шырокім полем.
Зыходзячы з тэорыі самасціскання і ўзмацнення ультракароткіх імпульсаў сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону, якія кіруюцца станам палярызацыі, і лікавага мадэлявання нашай даследчай групы ў спалучэнні з нелінейнымі метадамі падаўлення і кіравання рэжымамі шырокамадавага аптычнага валакна, тэхналогіі актыўнага астуджэння і структуры ўзмацнення з двухбаковай накачкай, сістэма атрымлівае выхадны ультракароткі імпульс 2,8 мкм з сярэдняй магутнасцю 8,12 Вт і працягласцю імпульсу 148 фс. Міжнародны рэкорд найвышэйшай сярэдняй магутнасці, дасягнуты гэтай даследчай групай, быў яшчэ раз абноўлены.
Малюнак 1. Структурная схема валаконнага лазера Er:ZBLAN на аснове структуры MOPA
Структурафемтасекундны лазерСістэма паказана на малюнку 1. У якасці ўзмацняльнага валакна ў папярэднім узмацняльніку выкарыстоўвалася аднакадравае валакно Er:ZBLAN з падвойнай абалонкай даўжынёй 3,1 м з канцэнтрацыяй легіравання 7 мол.% і дыяметрам стрыжня 15 мкм (NA = 0,12). У асноўным узмацняльніку ў якасці ўзмацняльнага валакна выкарыстоўвалася падвойнае валакно шырокага поля Er:ZBLAN даўжынёй 4 м з канцэнтрацыяй легіравання 6 мол.% і дыяметрам стрыжня 30 мкм (NA = 0,12). Большы дыяметр стрыжня прыводзіць да больш нізкага каэфіцыента нелінейнасці ўзмацняльнага валакна і здольнасці вытрымліваць больш высокую пікавую магутнасць і імпульсны выхад большай энергіі імпульсаў. Абодва канцы ўзмацняльнага валакна злучаны з кантактным каўпачком AlF3.
Час публікацыі: 19 лютага 2024 г.