Suuritehoinen femtosekuntilasersillä on suuri sovellusarvo tieteellisessä tutkimuksessa ja teollisuuden aloilla, kuten terahertsin generoinnissa, attosekunnin pulssin generoinnissa ja optisessa taajuuskammassa.Mod-lukitut laseritPerinteisiin lohkovahvistusmateriaaleihin perustuvia laitteita rajoittaa suurilla tehoilla lämpölinssivaikutus, ja tällä hetkellä suurin lähtöteho on noin 20 W.
Ohutlevylaser käyttää monipäästöistä pumppurakennetta heijastamaanpumpun valo100 mikronin paksuiseen levyvahvistusväliaineeseen tehokkaan pumpun absorption saavuttamiseksi. Erittäin ohut vahvistusväliaine yhdistettynä takaisinjäähdytystekniikkaan vähentää huomattavasti lämpölinssivaikutuksen ja epälineaarisen vaikutuksen vaikutusta ja voi saavuttaa suuremman femtosekuntipulssien tehon.
Kiekko-oskillaattorit yhdistettynä Kerr-linssin moodilukitustekniikkaan ovat tärkein keino saavuttaa suuri keskimääräinen teho laserilla, jonka pulssinleveys on femtosekunnin luokkaa.
KUVA 1 (a) 72:n optinen rakennekaavio ja (b) pumppumoduulin fyysinen kaavio
Kiinan tiedeakatemian tutkijaryhmä suunnitteli ja rakensi Kerr-linssimoodilukitun arkkilaserin, joka perustuu itse kehittämäänsä 72-tiepumppumoduuliin, ja kehitti Kerr-linssimoodilukitun arkkilaserin, jolla on Kiinan korkein keskimääräinen teho ja yksittäisen pulssin energia.
Kerrin linssin moodilukituksen periaatteen ja ABCD-matriisin iteratiivisen laskennan pohjalta tutkimusryhmä analysoi ensin ohutlevyisen Kerrin linssin moodilukituksen laserin moodilukitusteoriaa, simuloi resonaattorin moodimuutoksia moodilukituksen ja jatkuvan käytön aikana ja vahvisti, että kovan kalvon ontelon moodisäde pienenee yli 7 % moodilukituksen jälkeen.
Myöhemmin, suunnitteluperiaatteen ohjaamana, tutkimusryhmä suunnitteli ja rakensi Kerr-linssimoodilukitun resonaattorin (KUVA 2), joka perustuu ryhmän itsenäisesti kehittämään 72-tiepumppumoduuliin (KUVA 1). Se sai aikaan pulssitetun laserlähdön, jonka keskimääräinen teho oli 11,78 W, pulssinleveys 245 fs ja yksittäisen pulssin energia 0,14 μJ pumppausajalla 72 W. Lähtöpulssin leveys ja ontelon sisäisen moodin vaihtelu ovat hyvässä yhteensopivuudessa simulaatiotulosten kanssa.
KUVA 2. Kaaviokuva kokeessa käytetyn Kerr-linssillä varustetun moodilukitun Yb:YAG-kiekkolaserin resonanssiontelosta
Laserin lähtötehon parantamiseksi tutkimusryhmä kasvatti tarkennuspeilin kaarevuussädettä ja hienosääti Kerrin väliaineen paksuutta ja toisen asteen dispersiota. Kun pumpun teho asetettiin 94 W:iin, keskimääräinen lähtöteho nousi 22,33 W:iin, pulssinleveys oli 394 fs ja yksittäisen pulssin energia 0,28 μJ.
Lähtötehon lisäämiseksi tutkimusryhmä suurentaa edelleen fokusoidun koveran peiliparin kaarevuussädettä ja sijoittaa resonaattorin matalatyhjiöiseen suljettuun ympäristöön ilmahäiriöiden ja -hajaantumisen vaikutuksen vähentämiseksi.
Julkaisun aika: 15. elokuuta 2023