Deurbraak! Die wêreld se hoogste krag 3 μm middel-infrarooi femtosekonde vesellaser

Deurbraak! Die wêreld se hoogste krag 3 μm mid-infrarooiFemtosekonde vesellaser

VesellaserOm middel-infrarooi laseruitset te bereik, is die eerste stap om die toepaslike veselmatriksmateriaal te kies. In byna-infrarooi vesellasers is kwartsglasmatriks die algemeenste veselmatriksmateriaal met 'n baie lae transmissieverlies, betroubare meganiese sterkte en uitstekende stabiliteit. Vanweë die hoë fononenergie (1150 cm-1), kan kwartsvesel egter nie vir middel-infrarooi laseroordrag gebruik word nie. Om 'n lae-verlies-oordrag van middel-infrarooi laser te bewerkstellig, moet ons ander veselmatriksmateriaal met laer fononenergie, soos sulfiedglasmatriks of fluoriedglasmatriks, weer selekteer. Sulfiedvesel het die laagste fononenergie (ongeveer 350 cm-1), maar dit het die probleem dat die dopingkonsentrasie nie verhoog kan word nie, en dit is nie geskik vir gebruik as 'n winsvesel om middel-infrarooi laser te genereer nie. Alhoewel die fluoriedglas-substraat 'n effens hoër fononenergie het (550 cm-1) as die sulfiedglas-substraat, kan dit ook 'n lae-verlies-transmissie vir middel-infrarooi lasers met golflengtes minder as 4 μM verkry. Belangriker nog, die fluoriedglas-substraat kan 'n hoë seldsame aardioondopingkonsentrasie behaal, wat die wins kan bied wat benodig word vir middel-infrarooi laseropwekking, byvoorbeeld, die mees volwasse fluoried-zblan-vesel vir ER3+ kon 'n dopingskonsentrasie van tot 10 mol bereik. Daarom is fluoriedglasmatriks die geskikste 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 ontwikkelPolsvesellaserSaamgestel uit 2,8μm-modus-geslote ER: ZBLAN-vesel-ossillator, enkelmodus ER: ZBLAN-veselvoorversterker en groot-modus-veld ER: ZBLAN-veselhoofversterker.
Op grond van die self-kompressie- en versterkingsteorie van middel-infrarooi ultra-kort pols wat beheer word deur polarisasietoestand en numeriese simulasiewerk van ons navorsingsgroep, gekombineer met nie-lineêre onderdrukking en modusbeheermetodes van groot-modus optiese vesel, aktiewe verkoelingstegnologie en versterkingsstruktuur van dubbel-geëindigde pomp, verkry die stelsel 2,8μM ultra-short pulse uitset met 'n gemiddelde krag van 8.12w en A Puls-pulppul-pulse uitset fs. Die internasionale rekord van die hoogste gemiddelde krag wat deur hierdie navorsingsgroep bereik 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 enkel-modus dubbel-geklede ER: ZBLAN-vesel van 3,1 m lengte is gebruik as die winsvesel in die voorversterker met 'n dopingkonsentrasie van 7 mol.% en 'n kerndiameter van 15 μM (NA = 0.12). In die hoofversterker is 'n dubbelbeklede groot modus -veld ER: ZBLAN -vesel met 'n lengte van 4 m gebruik as die winsvesel met 'n dopingkonsentrasie van 6 mol.% En 'n kerndiameter van 30 μM (NA = 0.12). Die groter kerndiameter maak die winsvesel 'n laer nie -lineêre koëffisiënt en kan hoër piekvermoë en polsuitset van groter polsenergie weerstaan. Albei punte van die winsvesel word aan die ALF3 -terminale dop versmelt.