Đột phá! Công suất cao nhất thế giới 3 μM laser sợi femtosecond giữa Mid hồng ngoại

Đột phá! Công suất cao nhất thế giớiLaser sợi Femtosecond

Laser sợiĐể đạt được đầu ra laser giữa hồng ngoại, bước đầu tiên là chọn vật liệu ma trận sợi thích hợp. Trong laser sợi gần hồng ngoại, ma trận thủy tinh thạch anh là vật liệu ma trận sợi phổ biến nhất với tổn thất truyền rất thấp, cường độ cơ học đáng tin cậy và độ ổn định tuyệt vời. Tuy nhiên, do năng lượng phonon cao (1150 cm-1), sợi thạch anh không thể được sử dụng để truyền laser giữa hồng ngoại. Để đạt được sự truyền mất thấp của laser hồng ngoại giữa, chúng ta cần chọn lại các vật liệu ma trận sợi khác với năng lượng phonon thấp hơn, như ma trận thủy tinh sulfide hoặc ma trận thủy tinh fluoride. Sợi sunfua có năng lượng phonon thấp nhất (khoảng 350 cm-1), nhưng có vấn đề là không thể tăng nồng độ doping, do đó, nó không phù hợp để sử dụng làm sợi để tạo ra laser giữa hồng ngoại. Mặc dù chất nền thủy tinh fluoride có năng lượng phonon cao hơn một chút (550 cm-1) so với chất nền thủy tinh sunfua, nhưng nó cũng có thể đạt được truyền mất thấp cho laser hồng ngoại giữa với bước sóng dưới 4 μm. Quan trọng hơn, chất nền thủy tinh fluoride có thể đạt được nồng độ pha tạp ion đất hiếm, có thể cung cấp mức tăng cần thiết cho việc tạo ra laser giữa hồng ngoại, ví dụ, sợi zblan fluoride trưởng thành nhất cho ER3+ đã có thể đạt được nồng độ pha tạp lên tới 10 mol. Do đó, ma trận thủy tinh fluoride là vật liệu ma trận sợi phù hợp nhất cho laser sợi hồng ngoại giữa.

Gần đây, nhóm Giáo sư Ruan Shuangchen và Giáo sư Guo Chunyu tại Đại học Thâm QuyLaser sợi xungBao gồm các bộ tạo dao động sợi ER: Zblan, bộ tạo dao động bằng sợi ZBLAN, ER một chế độ đơn: Bộ tiền khuếch đại sợi ZBLAN và trường chế độ lớn ER: Bộ khuếch đại chính của sợi ZBLAN.
Dựa trên lý thuyết tự gây ra và khuếch đại của xung cực ngắn giữa hồng ngoại được kiểm soát bởi trạng thái phân cực và công trình mô phỏng số của nhóm nghiên cứu của chúng tôi, kết hợp với triệt tiêu phi tuyến và điều khiển chế độ của các phương pháp outhme của bộ tạo ra. FS. Hồ sơ quốc tế về sức mạnh trung bình cao nhất đạt được bởi nhóm nghiên cứu này đã được làm mới thêm.

Hình 1 Sơ đồ cấu trúc của ER: Laser sợi ZBLAN dựa trên cấu trúc MOPA
Cấu trúc củaLaser femtosecondHệ thống được hiển thị trong Hình 1. Sợi ER đôi chế độ đơn: Sợi Zblan có chiều dài 3,1 m được sử dụng làm sợi khuếch đại trong bộ tiền khuếch đại với nồng độ pha tạp 7 mol.% và đường kính lõi là 15 μM (Na = 0,12). Trong bộ khuếch đại chính, một bộ chế độ lớn CRAD MODE ER: Sợi Zblan có chiều dài 4 m được sử dụng làm sợi khuếch đại với nồng độ pha tạp là 6 mol.% Và đường kính lõi là 30 μM (Na = 0,12). Đường kính lõi lớn hơn làm cho sợi khuếch đại có hệ số phi tuyến thấp hơn và có thể chịu được công suất cực đại cao hơn và sản lượng xung của năng lượng xung lớn hơn. Cả hai đầu của sợi đạt được được hợp nhất với nắp đầu cuối Alf3.