Çığır açan gelişme! Dünyanın en yüksek güçlü 3 μm orta kızılötesi ışınımı.femtosaniye fiber lazer
Fiber lazerOrta kızılötesi lazer çıkışı elde etmek için ilk adım, uygun fiber matris malzemesini seçmektir. Yakın kızılötesi fiber lazerlerde, kuvars cam matrisi, çok düşük iletim kaybı, güvenilir mekanik dayanım ve mükemmel kararlılığı ile en yaygın fiber matris malzemesidir. Bununla birlikte, yüksek fonon enerjisi (1150 cm-1) nedeniyle, kuvars fiber orta kızılötesi lazer iletimi için kullanılamaz. Orta kızılötesi lazerin düşük kayıplı iletimini elde etmek için, sülfür cam matrisi veya florür cam matrisi gibi daha düşük fonon enerjisine sahip diğer fiber matris malzemelerini yeniden seçmemiz gerekir. Sülfür fiber en düşük fonon enerjisine (yaklaşık 350 cm-1) sahiptir, ancak katkılama konsantrasyonunun artırılamaması sorunu vardır, bu nedenle orta kızılötesi lazer üretmek için kazanç fiberi olarak kullanıma uygun değildir. Florür cam alt tabaka, sülfür cam alt tabakaya göre biraz daha yüksek fonon enerjisine (550 cm-1) sahip olmasına rağmen, 4 μm'den daha kısa dalga boylarına sahip orta kızılötesi lazerler için düşük kayıplı iletim sağlayabilir. Daha da önemlisi, florür cam alt tabaka, orta kızılötesi lazer üretimi için gerekli kazancı sağlayabilen yüksek bir nadir toprak iyonu katkılama konsantrasyonuna ulaşabilir; örneğin, Er3+ için en gelişmiş florür ZBLAN fiberi 10 mol'e kadar katkılama konsantrasyonuna ulaşabilmiştir. Bu nedenle, florür cam matrisi, orta kızılötesi fiber lazerler için en uygun fiber matris malzemesidir.
Yakın zamanda Shenzhen Üniversitesi'nden Profesör Ruan Shuangchen ve Profesör Guo Chunyu'nun ekibi yüksek güçlü bir femtosaniye lazer geliştirdi.darbeli fiber lazer2,8 μm mod kilitli Er:ZBLAN fiber osilatör, tek modlu Er:ZBLAN fiber ön yükseltici ve geniş modlu alanlı Er:ZBLAN fiber ana yükselticiden oluşmaktadır.
Araştırma grubumuzun polarizasyon durumuyla kontrol edilen orta kızılötesi ultra kısa darbenin kendi kendine sıkıştırma ve yükseltme teorisine ve sayısal simülasyon çalışmalarına dayanarak, büyük modlu optik fiberin doğrusal olmayan bastırma ve mod kontrol yöntemleri, aktif soğutma teknolojisi ve çift uçlu pompa yükseltme yapısı ile birleştirilen sistem, 8,12 W ortalama güç ve 148 fs darbe genişliği ile 2,8 μm ultra kısa darbe çıkışı elde etmiştir. Bu araştırma grubu tarafından elde edilen en yüksek ortalama güç uluslararası rekoru daha da yenilenmiştir.
Şekil 1. MOPA yapısına dayalı Er:ZBLAN fiber lazerin yapı şeması.
Yapınınfemtosaniye lazerSistem Şekil 1'de gösterilmiştir. Ön yükselticide kazanç fiberi olarak %7 mol doping konsantrasyonuna ve 15 μm çekirdek çapına (NA = 0,12) sahip 3,1 m uzunluğunda tek modlu çift katmanlı Er:ZBLAN fiber kullanılmıştır. Ana yükselticide ise kazanç fiberi olarak %6 mol doping konsantrasyonuna ve 30 μm çekirdek çapına (NA = 0,12) sahip 4 m uzunluğunda çift katmanlı geniş mod alanlı Er:ZBLAN fiber kullanılmıştır. Daha büyük çekirdek çapı, kazanç fiberinin daha düşük doğrusal olmayan katsayıya sahip olmasını ve daha yüksek tepe gücüne ve daha büyük darbe enerjisine sahip darbe çıkışına dayanabilmesini sağlar. Kazanç fiberinin her iki ucu da AlF3 terminal kapağına kaynaştırılmıştır.
Yayın tarihi: 19 Şubat 2024