Прарыў! Самая высокая ў свеце магутнасць 3 мкм сярэдняга інфрачырвонага дыяпазонуфемтосекундный валаконны лазер
Валаконны лазердля дасягнення выхаду лазера ў сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне першым крокам з'яўляецца выбар адпаведнага матэрыялу валаконнай матрыцы. У валаконных лазерах блізкага інфрачырвонага дыяпазону матрыца з кварцавага шкла з'яўляецца найбольш распаўсюджаным матэрыялам валаконнай матрыцы з вельмі нізкімі стратамі пры перадачы, надзейнай механічнай трываласцю і выдатнай стабільнасцю. Аднак з-за высокай энергіі фанонаў (1150 см-1) кварцавае валакно не можа выкарыстоўвацца для перадачы лазера ў сярэднім інфрачырвоным дыяпазоне. Для дасягнення нізкіх страт пры перадачы лазера сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону нам трэба паўторна выбраць іншыя матэрыялы валаконнай матрыцы з меншай энергіяй фанонаў, такія як матрыца з сульфіднага шкла або матрыца з фтарыднага шкла. Сульфіднае валакно мае самую нізкую энергію фанонаў (каля 350 см-1), але праблема з ім заключаецца ў тым, што нельга павялічыць канцэнтрацыю допінгу, таму яно не падыходзіць для выкарыстання ў якасці ўзмацняльнага валакна для генерацыі лазера сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону. Нягледзячы на тое, што падкладка з фтарыднага шкла мае трохі большую энергію фанонаў (550 см-1), чым падкладка з сульфіднага шкла, яна таксама можа дасягнуць перадачы з нізкімі стратамі для лазераў сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону з даўжынямі хваль менш за 4 мкм. Што яшчэ больш важна, падкладка з фтарыднага шкла можа дасягнуць высокай канцэнтрацыі легіравання рэдказямельных іёнаў, што можа забяспечыць узмацненне, неабходнае для генерацыі лазера сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону. Напрыклад, самае спелае фтарыднае валакно ZBLAN для Er3+ змагло дасягнуць канцэнтрацыі легіравання да 10 моль. Такім чынам, матрыца з фтарыднага шкла з'яўляецца найбольш прыдатным матэрыялам валаконнай матрыцы для валаконных лазераў сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону.
Нядаўна каманда прафесара Руана Шуанчэна і прафесара Го Чунью з Шэньчжэньскага ўніверсітэта распрацавала фемтасекундны сігнал высокай магутнасціімпульсны валаконны лазерскладаецца з 2,8 мкм валаконнага генератара Er:ZBLAN з блакіроўкай мод, одномодового валаконнага папярэдняга ўзмацняльніка Er:ZBLAN і галоўнага ўзмацняльніка валаконнага Er:ZBLAN з вялікім полем.
Заснаваны на тэорыі самасціскання і ўзмацнення ультракароткіх імпульсаў сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону, які кантралюецца станам палярызацыі, і лікавым мадэляванні працы нашай даследчай групы ў спалучэнні з метадамі нелінейнага падаўлення і кантролю рэжыму шырокамодавага аптычнага валакна, тэхналогіі актыўнага астуджэння і ўзмацнення структура двухбаковага помпы, сістэма атрымлівае ультракароткі імпульс 2,8 мкм з сярэдняй магутнасцю 8,12 Вт і шырынёй імпульсу 148 фс. Міжнародны рэкорд самай высокай сярэдняй магутнасці, дасягнуты гэтай даследчай групай, быў дадаткова абноўлены.
Малюнак 1 Структурная схема валаконнага лазера Er:ZBLAN на аснове структуры MOPA
Структура стфемтосекундный лазерсістэма паказана на малюнку 1. Аднамодавае валакно з падвойнай абалонкай Er:ZBLAN даўжынёй 3,1 м выкарыстоўвалася ў якасці ўзмацняльнага валакна ў папярэднім узмацняльніку з канцэнтрацыяй допінгу 7 мол.% і дыяметрам стрыжня 15 мкм (NA = 0,12). У асноўным узмацняльніку ў якасці ўзмацняльнага валакна было выкарыстана падвойнае ашаляванае большамоднае валакно Er:ZBLAN даўжынёй 4 м з канцэнтрацыяй допінгу 6 мол.% і дыяметрам стрыжня 30 мкм (NA = 0,12). Чым большы дыяметр стрыжня, валакно з узмацненнем мае больш нізкі каэфіцыент нелінейнасці і можа вытрымліваць больш высокую пікавую магутнасць і імпульсны выхад большай энергіі імпульсу. Абодва канцы ўзмацняльнага валакна зліты з наканечнікам AlF3.
Час публікацыі: 19 лютага 2024 г