Çığır açan gelişme! Dünyanın en yüksek güçlü 3 μm orta kızılötesifemtosaniye fiber lazer
Fiber lazerOrta kızılötesi lazer çıktısı elde etmek için ilk adım, uygun fiber matris malzemesini seçmektir. Yakın kızılötesi fiber lazerlerde, kuvars cam matris, çok düşük iletim kaybı, güvenilir mekanik mukavemet ve mükemmel stabiliteye sahip en yaygın fiber matris malzemesidir. Ancak, yüksek fonon enerjisi (1150 cm-1) nedeniyle kuvars fiber, orta kızılötesi lazer iletimi için kullanılamaz. Orta kızılötesi lazerde düşük kayıplı iletim elde etmek için, sülfür cam matris veya florür cam matris gibi daha düşük fonon enerjili 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 kullanılmaya uygun değildir. Florürlü cam alt tabaka, sülfürlü cam alt tabakaya göre biraz daha yüksek bir fonon enerjisine (550 cm-1) sahip olsa da, 4 μm'den daha kısa dalga boylu orta kızılötesi lazerler için düşük kayıplı bir geçirgenlik de sağlayabilir. Daha da önemlisi, florürlü cam alt tabaka, orta kızılötesi lazer üretimi için gereken kazancı sağlayabilen yüksek bir nadir toprak iyonu katkılama konsantrasyonuna ulaşabilir; örneğin, Er3+ için en olgun florürlü ZBLAN fiber, 10 mol'e kadar bir katkılama konsantrasyonuna ulaşabilmiştir. Bu nedenle, florürlü cam matris, orta kızılötesi fiber lazerler için en uygun fiber matris malzemesidir.
Son zamanlarda, Shenzhen Üniversitesi'nden Profesör Ruan Shuangchen ve Profesör Guo Chunyu'dan oluşan ekip, yüksek güçlü bir femtosaniyelikdarbeli fiber lazer2,8 μm mod kilitli Er:ZBLAN fiber osilatör, tek modlu Er:ZBLAN fiber ön yükselteç ve geniş modlu alan Er:ZBLAN fiber ana yükselteçten oluşur.
Polarizasyon durumu ile kontrol edilen orta kızılötesi ultra kısa darbenin kendi kendini sıkıştırma ve amplifikasyon teorisi ve araştırma grubumuzun sayısal simülasyon çalışmaları, büyük modlu optik fiberin doğrusal olmayan bastırma ve mod kontrol yöntemleri, aktif soğutma teknolojisi ve çift uçlu pompanın amplifikasyon yapısıyla birleştirildiğinde, sistem 8,12 W ortalama güç ve 148 fs darbe genişliğine sahip 2,8 μm ultra kısa darbe çıkışı elde etmektedir. Bu araştırma grubu tarafından elde edilen en yüksek ortalama güç uluslararası rekoru daha da güncellenmiştir.
Şekil 1 MOPA yapısına dayalı Er:ZBLAN fiber lazerin yapı diyagramı
Yapısıfemtosaniye lazerSistem Şekil 1'de gösterilmiştir. 3,1 m uzunluğundaki tek modlu çift katmanlı Er:ZBLAN fiber, ön amplifikatörde %7 mol katkılama konsantrasyonu ve 15 μm çekirdek çapına (NA = 0,12) sahip kazanç fiberi olarak kullanılmıştır. Ana amplifikatörde ise, %6 mol katkılama konsantrasyonu ve 30 μm çekirdek çapına (NA = 0,12) sahip 4 m uzunluğundaki çift katmanlı geniş modlu alanlı Er:ZBLAN fiber, kazanç fiberi olarak kullanılmıştır. Daha geniş 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.
Gönderim zamanı: 19 Şubat 2024