Modus-geslote vellaser, kragtige hoë-energie ultrasnelle laser

Hoë-krag femtosekondelaserhet groot toepassingswaarde in wetenskaplike navorsing en industriële velde soos terahertz-opwekking, attosekonde-pulsopwekking en optiese frekwensiekam.Mod-geslote lasersgebaseer op tradisionele blokwinsmedia word beperk deur die termiese lenseffek teen hoë krag, en tans is die maksimum uitsetkrag ongeveer 20 W.

Dunplaatlaser gebruik meervoudige deurgangpompstruktuur om diepompligaan die plaatversterkingsmedium met 'n dikte van 100 mikron vir hoë-doeltreffendheid pompabsorpsie. Die uiters dun versterkingsmedium gekombineer met terugkoelingstegnologie verminder die invloed van die termiese lenseffek en nie-lineêre effek aansienlik, en kan hoër krag femtosekonde pulsuitset bereik.
Wafer-ossillators gekombineer met Kerr-lensmodus-sluittegnologie is die hoofmiddel om hoë gemiddelde kraglaseruitset met 'n pulswydte in die orde van femtosekonde te verkry.

FIG. 1 (a) 72 optiese struktuurdiagram en (b) fisiese diagram van die pompmodule

'n Span navorsers van die Chinese Akademie vir Wetenskappe het 'n Kerr-lensmodus-geslote vellaser ontwerp en gebou, gebaseer op die selfontwikkelde 72-weg pompmodule, en 'n Kerr-lensmodus-geslote vellaser ontwikkel met die hoogste gemiddelde krag en enkelpulsenergie in China.
Gebaseer op die beginsel van Kerr-lensmodusvergrendeling en die iteratiewe berekening van die ABCD-matriks, het die navorsingspan eers die modusvergrendelingsteorie van die dunplaat Kerr-lensmodusvergrendelingslaser geanaliseer, die modusveranderinge in die resonator tydens modusvergrendelingsbewerking en deurlopende werking gesimuleer, en bevestig dat die holtemodusradius by die harde diafragma met meer as 7% verminder sal word na modusvergrendeling.

Vervolgens, gelei deur die ontwerpbeginsel, het die navorsingspan 'n Kerr-lensmodus-geslote resonator (FIG. 2) ontwerp en gebou, gebaseer op die 72-weg pompmodule (FIG.1) wat onafhanklik deur die span ontwikkel is, en 'n gepulseerde laseruitset met 'n gemiddelde krag van 11.78 W, 'n pulswydte van 245 fs en 'n enkele pulsenergie van 0.14 μJ teen 72 W pomptyd verkry. Die breedte van die uitsetpuls en die variasie van die intrakavitetmodus stem goed ooreen met die simulasieresultate.

FIG. 2 Skematiese diagram van die resonante holte van die Kerr-lensmodus-geslote Yb:YAG-wafellaser wat in die eksperiment gebruik is

Om die uitsetkrag van die laser te verbeter, het die navorsingspan die krommingsradius van die fokusseringspieël vergroot en die Kerr-mediumdikte en tweede-orde-dispersie fyn ingestel. Toe die pompkrag op 94 W gestel is, is die gemiddelde uitsetkrag verhoog na 22.33 W, en die pulswydte was 394 fs en die enkelpulsenergie was 0.28 μJ.

Om die uitsetkrag verder te verhoog, sal die navorsingspan die krommingsradius van die gefokusde konkawe spieëlpaar verder vergroot, terwyl die resonator in 'n lae vakuum geslote omgewing geplaas word om die invloed van lugversteuring en lugverspreiding te verminder.