Prielom! Najvyšší výkon na svete 3 μm stredný infračervený femtosekundový laser

Prielom! Najvyšší výkon na svete 3 μm stredný infračervenýlaser z femtosekundového vlákna

Vláknitý laserNa dosiahnutie stredo-infračerveného laserového výstupu je prvým krokom výber príslušného materiálu matrice vlákien. V blízkosti infračervených vlákien laserov je kremenná sklenená matrica najbežnejším materiálom matrice vlákien s veľmi nízkou stratou prenosu, spoľahlivou mechanickou pevnosťou a vynikajúcou stabilitou. Avšak z dôvodu vysokej fonónovej energie (1150 cm-1) sa kremeňové vlákno nemôže použiť na prenos laseru stredného infračerveného infračerveného žiarenia. Aby sme dosiahli prenos stredného infračerveného lasera s nízkym stratám, musíme zvoliť ďalšie materiály matrice vlákniny s nižšou fonónovou energiou, ako je napríklad sulfidová sklenená matrica alebo matrica fluoridovej skla. Sulfidová vláknina má najnižšiu fonónovú energiu (asi 350 cm-1), ale má problém, že dopingová koncentrácia sa nemožno zvýšiť, takže nie je vhodná na použitie ako vlákninu zisku na generovanie stredného infračerveného lasera. Aj keď fluoridový sklenený substrát má o niečo vyššiu fonónovú energiu (550 cm-1) ako substrát sulfidového skla, môže tiež dosiahnuť prenos s nízkou stratou pre stredne infračervené lasery s vlnovými dĺžkami menšími ako 4 μm. A čo je dôležitejšie, substrát fluoridového skla môže dosiahnuť vysokú koncentráciu dopingu vzácnych zemín, ktorá môže poskytnúť zisk vyžadovaný pre strednú infračervenú laserovú tvorbu, napríklad najvyspelejšia vláknina fluoridu zblan pre ER3+ bola schopná dosiahnuť dopingovú koncentráciu až 10 mol. Preto je fluoridová sklenená matrica najvhodnejším materiálom matricového vlákna pre lasery vlákien v strednej infračervenej vlákne.

Tím profesora Ruan Shuangchen a profesor Guo Chunyu nedávno na univerzite Shenzhen vyvinul femtosekundu s vysokým výkonomlaser pulzného vláknazložené z 2,8 μm režimom uzamknutého ER: oscilátor vlákien Zblan, jedno režim ER: predzosilňovač vlákien Zblan a hlavný zosilňovač zlférového vlákna: Zblan Fiber Hlavný zosilňovač.
Na základe teórie sebakonázovej a zosilnenia v stredne infračervenom ultraškratskom impulze riadenej polarizačným stavom a numerickou simuláciou našej výskumnej skupiny, kombinované s nelineárnymi metódami potlačenia a riadenia režimu veľkých optických vlákien, aktívnych technológií chladenia a amplifikačnej štruktúry s dvojitým pumpou 28. Systémom 2,8 μm ultra-šikmého produktu s priemernou výkonom 8.12. Medzinárodný záznam najvyššej priemernej energie dosiahnutej tejto výskumnej skupiny sa ďalej osviežil.

Obrázok 1 Schéma štruktúry ER: laser vlákien Zblan na základe štruktúry MOPA
Štruktúrafemtosekundový laserSystém je znázornený na obrázku 1. Ako vlákno s jedným režimom s dvojitou režimou ER: Zblan vlákno s dĺžkou 3,1 m sa použilo ako vlákno zisku v predzosilňovači s dopingovou koncentráciou 7 mol% a priemerom jadra 15 uM (Na = 0,12). V hlavnom zosilňovači sa ako vlákno zisku použilo dvojité oblečenie poľa s veľkým režimom ER: Zblan Fiber s dĺžkou 4 m s dopingovou koncentráciou 6 mol a priemerom jadra 30 uM (Na = 0,12). Väčší priemer jadra spôsobuje, že vláknina zisku má nižší nelineárny koeficient a vydrží vyššiu maximálnu výkonnosť a pulzný výkon väčšej impulznej energie. Oba konce vlákna zisku sú fúzované s uzáverom terminálu ALF3.