Deurbraak! Die wêreld se hoogste krag 3 μm mid-infrarooi femtosekonde vesel laser

Deurbraak! Die wêreld se hoogste krag 3 μm mid-infrarooifemtosekonde vesel laser

Vesel laserom middel-infrarooi laseruitset te bereik, is die eerste stap om die toepaslike veselmatriksmateriaal te kies. In naby-infrarooi vesellasers is kwartsglasmatriks die mees algemene veselmatriksmateriaal met baie lae transmissieverlies, betroubare meganiese sterkte en uitstekende stabiliteit. As gevolg van die hoë fononenergie (1150 cm-1), kan kwartsvesel egter nie vir middel-infrarooi lasertransmissie gebruik word nie. Om lae verliesoordrag van middel-infrarooi laser te bereik, moet ons ander veselmatriksmateriale met laer fononenergie herkies, soos sulfiedglasmatriks of fluoriedglasmatriks. Sulfiedvesel het die laagste fononenergie (ongeveer 350 cm-1), maar dit het die probleem dat die dopingkonsentrasie nie verhoog kan word nie, dus is dit nie geskik vir gebruik as 'n aanwinsvesel om middel-infrarooi laser te genereer nie. Alhoewel die fluoriedglassubstraat 'n effens hoër fononenergie (550 cm-1) as die sulfiedglassubstraat het, kan dit ook lae-verlies transmissie vir mid-infrarooi lasers met golflengtes minder as 4 μm bereik. Belangriker nog, die fluoriedglassubstraat kan 'n hoë seldsame aardioon-doteringkonsentrasie bereik, wat die wins kan verskaf wat benodig word vir mid-infrarooi lasergenerering, byvoorbeeld, die mees volwasse fluoried ZBLAN-vesel vir Er3+ kon 'n dopingkonsentrasie van tot 10 mol. Daarom is fluoriedglasmatriks die mees geskikte veselmatriksmateriaal vir middel-infrarooi vesellasers.

Onlangs het die span van professor Ruan Shuangchen en professor Guo Chunyu aan die Shenzhen Universiteit 'n hoë-krag femtosekonde ontwikkelpols vesel lasersaamgestel uit 2.8μm modus-geslote Er:ZBLAN-veselossillator, enkelmodus Er:ZBLAN-veselvoorversterker en grootmodus-veld Er:ZBLAN-veselhoofversterker.
Gebaseer op die self-kompressie- en versterkingsteorie van mid-infrarooi ultra-kort pols wat beheer word deur polarisasietoestand en numeriese simulasiewerk van ons navorsingsgroep, gekombineer met nie-lineêre onderdrukking en modusbeheermetodes van grootmodus optiese vesel, aktiewe verkoelingstegnologie en versterking struktuur van dubbele pomp, die stelsel verkry 2.8μm ultra-kort pols uitset met 'n gemiddelde krag van 8.12W en 'n polswydte van 148 fs. Die internasionale rekord van die hoogste gemiddelde krag wat deur hierdie navorsingsgroep behaal is, is verder verfris.

Figuur 1 Struktuurdiagram van Er:ZBLAN-vesellaser gebaseer op MOPA-struktuur
Die struktuur van diefemtosekonde laserstelsel word in Figuur 1 getoon. Die enkelmodus dubbelbeklede Er:ZBLAN-vesel van 3.1 m lengte is as die versterkingsvesel in die voorversterker gebruik met 'n dopingkonsentrasie van 7 mol.% en 'n kerndeursnee van 15 μm (NA = 0,12). In die hoofversterker is 'n dubbelbeklede grootmodusveld Er:ZBLAN-vesel met 'n lengte van 4 m as die versterkingsvesel gebruik met 'n dopingkonsentrasie van 6 mol.% en 'n kerndeursnee van 30 μm (NA = 0.12). Die groter kern deursnee maak dat die versterkingsvesel 'n laer nie-lineêre koëffisiënt het en hoër piekkrag en pulsuitset van groter pulsenergie kan weerstaan. Albei punte van die versterkingsvesel is aan die AlF3-terminaaldop saamgesmelt.