Yüksek güçlü femtosaniyelazerTerahertz üretimi, attosaniye darbe üretimi ve optik frekans tarağı gibi bilimsel araştırma ve endüstriyel alanlarda büyük uygulama değerine sahiptir.Mod kilitli lazerlerGeleneksel blok kazanç ortamlarına dayalı olanlar, yüksek güçte termal merceklenme etkisiyle sınırlıdır ve şu anda maksimum çıkış gücü yaklaşık 20 W'tır.
İnce tabaka lazeri, yansıtmak için çok geçişli pompa yapısı kullanır.pompa ışığıYüksek verimli pompa emilimi için 100 mikron kalınlığında levha kazanç ortamı kullanılmıştır. Son derece ince kazanç ortamı, geri soğutma teknolojisiyle birleştirildiğinde termal mercek etkisinin ve doğrusal olmayan etkinin etkisini büyük ölçüde azaltır ve daha yüksek güçte femtosaniye darbe çıkışı elde edilmesini sağlar.
Kerr lens mod kilitleme teknolojisiyle birleştirilmiş wafer osilatörler, femtosaniye mertebesinde darbe genişliğine sahip yüksek ortalama güçte lazer çıkışı elde etmenin ana yoludur.
ŞEKİL 1 (a) 72 optik yapı diyagramı ve (b) pompa modülünün fiziksel diyagramı
Çin Bilimler Akademisi'nden bir araştırma ekibi, kendi geliştirdikleri 72 yollu pompa modülüne dayalı bir Kerr mercek mod kilitli levha lazeri tasarlayıp üretti ve Çin'de en yüksek ortalama güç ve tek darbe enerjisine sahip bir Kerr mercek mod kilitli levha lazeri geliştirdi.
Araştırma ekibi, Kerr lens mod kilitleme prensibi ve ABCD matrisinin yinelemeli hesaplamasına dayanarak, öncelikle ince plakalı Kerr lens mod kilitlemeli lazerin mod kilitleme teorisini analiz etti, mod kilitleme işlemi ve sürekli çalışma sırasında rezonatördeki mod değişikliklerini simüle etti ve sert diyaframdaki boşluk modu yarıçapının mod kilitlemeden sonra %7'den fazla azalacağını doğruladı.
Daha sonra, tasarım prensibine göre hareket eden araştırma ekibi, ekip tarafından bağımsız olarak geliştirilen 72 yollu pompa modülüne (Şekil 1) dayalı bir Kerr lens mod kilitli rezonatör (Şekil 2) tasarladı ve inşa etti ve 72 W pompalama süresinde ortalama 11,78 W güç, 245 fs darbe genişliği ve 0,14 μJ tek darbe enerjisine sahip darbeli bir lazer çıkışı elde etti. Çıkış darbesinin genişliği ve iç boşluk modunun değişimi, simülasyon sonuçlarıyla iyi bir uyum içindedir.
ŞEKİL 2. Deneyde kullanılan Kerr mercek mod kilitli Yb:YAG wafer lazerinin rezonans boşluğunun şematik diyagramı.
Lazerin çıkış gücünü artırmak için araştırma ekibi, odaklama aynasının eğrilik yarıçapını artırdı ve Kerr ortamının kalınlığını ve ikinci dereceden dağılımını ince ayar yaptı. Pompa gücü 94 W'a ayarlandığında, ortalama çıkış gücü 22,33 W'a, darbe genişliği 394 fs'ye ve tek darbe enerjisi 0,28 μJ'ye yükseltildi.
Çıkış gücünü daha da artırmak için, araştırma ekibi, hava türbülansının ve hava dağılımının etkisini azaltmak amacıyla rezonatörü düşük vakumlu kapalı bir ortama yerleştirirken, odaklanmış içbükey ayna çiftinin eğrilik yarıçapını daha da artıracaktır.
Yayın tarihi: 15 Ağustos 2023