Vysoký výkon femtosekundylasermá veľkú aplikačnú hodnotu vo vedeckom výskume a priemyselných oblastiach, ako je generovanie terahertzov, generovanie attosekundových impulzov a hrebeň s optickou frekvenciou.Mod-locked laseryzaložené na tradičných médiách s blokovým ziskom sú obmedzené efektom tepelnej šošovky pri vysokom výkone a v súčasnosti je maximálny výstupný výkon približne 20 W.
Tenký plátový laser využíva štruktúru viacpriechodovej pumpy na odrazsvetlo pumpyna plech získava médium s hrúbkou 100 mikrónov pre vysokoúčinnú absorpciu čerpadla. Extrémne tenké médium zosilnenia kombinované s technológiou spätného chladenia výrazne znižuje vplyv efektu tepelnej šošovky a nelineárneho efektu a môže dosiahnuť vyšší výkon femtosekundového pulzného výstupu.
Oscilátory Wafer v kombinácii s technológiou blokovania režimu šošovky Kerr sú hlavným prostriedkom na získanie výkonu lasera s vysokým priemerným výkonom so šírkou impulzu rádovo vo femtosekundách.
Obr. 1 (a) 72 schéma optickej štruktúry a (b) fyzická schéma modulu pumpy
Tím výskumníkov z Čínskej akadémie vied navrhol a zostrojil listový laser s uzamknutým režimom šošoviek Kerr založený na samostatne vyvinutom 72-cestnom module pumpy a vyvinul hárkový laser s uzamknutým režimom šošoviek Kerr s najvyšším priemerným výkonom a jedným pulzná energia v Číne.
Na základe princípu blokovania režimov šošoviek Kerr a iteratívneho výpočtu matice ABCD výskumný tím najskôr analyzoval teóriu blokovania režimov lasera s blokovaním režimu šošoviek Kerr na tenkej platni a simuloval zmeny režimu v rezonátore počas operácie blokovania režimu. a nepretržitú prevádzku a potvrdili, že polomer režimu dutiny na tvrdej membráne sa po uzamknutí režimu zníži o viac ako 7 %.
Následne, riadený princípom návrhu, výskumný tím navrhol a zostrojil rezonátor so zamknutým režimom šošoviek Kerr (OBR. 2) založený na 72-cestnom module pumpy (OBR. 1) nezávisle vyvinutom tímom a získal pulzný laser výstup s priemerným výkonom 11,78W, šírkou impulzu 245 fs a energiou jedného impulzu 0,14μJ pri 72W dobe čerpania. Šírka výstupného impulzu a variácia intrakavitálneho režimu sú v dobrej zhode s výsledkami simulácie.
Obr. 2 Schematický diagram rezonančnej dutiny Kerrovej šošovky s režimom uzamknutia Yb:YAG plátkového lasera použitého v experimente
Aby sa zlepšil výstupný výkon lasera, výskumný tím zvýšil polomer zakrivenia zaostrovacieho zrkadla a jemne doladil Kerrovu strednú hrúbku a disperziu druhého rádu. Keď bol výkon čerpadla nastavený na 94 W, priemerný výstupný výkon sa zvýšil na 22,33 W a šírka impulzu bola 394 fs a energia jedného impulzu bola 0,28 μJ.
Na ďalšie zvýšenie výstupného výkonu výskumný tím ďalej zvýši polomer zakrivenia zaostreného páru konkávnych zrkadiel, pričom rezonátor umiestni do prostredia s nízkym vákuom, aby sa znížil vplyv rušenia vzduchu a rozptylu vzduchu.
Čas odoslania: 15. august 2023