Femto giây công suất caotia lazecó giá trị ứng dụng lớn trong nghiên cứu khoa học và lĩnh vực công nghiệp như tạo ra terahertz, tạo xung atto giây và lược tần số quang học.Laser khóa Moddựa trên phương tiện truyền thông khối tăng truyền thống bị giới hạn bởi hiệu ứng thấu kính nhiệt ở công suất cao và hiện tại công suất đầu ra tối đa là khoảng 20 W.
Laser tấm mỏng sử dụng cấu trúc bơm đa luồng để phản xạđèn bơmđến lớp vật liệu khuếch đại có độ dày 100 micron để hấp thụ bơm hiệu suất cao. Lớp vật liệu khuếch đại cực mỏng kết hợp với công nghệ làm mát ngược làm giảm đáng kể ảnh hưởng của hiệu ứng thấu kính nhiệt và hiệu ứng phi tuyến tính, có thể đạt được xung femto giây công suất cao hơn.
Bộ dao động wafer kết hợp với công nghệ khóa chế độ thấu kính Kerr là phương tiện chính để đạt được công suất laser trung bình cao với độ rộng xung ở cấp độ femto giây.
HÌNH 1 (a) 72 sơ đồ cấu trúc quang học và (b) sơ đồ vật lý của mô-đun bơm
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã thiết kế và chế tạo một laser tấm khóa mode thấu kính Kerr dựa trên mô-đun bơm 72 chiều do chính họ phát triển và đã phát triển một laser tấm khóa mode thấu kính Kerr có công suất trung bình và năng lượng xung đơn cao nhất tại Trung Quốc.
Dựa trên nguyên lý khóa mode của thấu kính Kerr và tính toán lặp lại của ma trận ABCD, nhóm nghiên cứu đầu tiên đã phân tích lý thuyết khóa mode của laser khóa mode thấu kính Kerr tấm mỏng, mô phỏng các thay đổi mode trong bộ cộng hưởng trong quá trình khóa mode và hoạt động liên tục, và xác nhận rằng bán kính mode của khoang tại màng chắn cứng sẽ giảm hơn 7% sau khi khóa mode.
Sau đó, được hướng dẫn bởi nguyên lý thiết kế, nhóm nghiên cứu đã thiết kế và chế tạo một bộ cộng hưởng khóa mode thấu kính Kerr (HÌNH 2) dựa trên mô-đun bơm 72 chiều (HÌNH 1) do nhóm phát triển độc lập và thu được đầu ra laser xung với công suất trung bình là 11,78W, độ rộng xung là 245 fs và năng lượng xung đơn là 0,14μJ ở thời gian bơm 72 W. Độ rộng của xung đầu ra và sự thay đổi của mode trong khoang phù hợp tốt với kết quả mô phỏng.
HÌNH 2 Sơ đồ khoang cộng hưởng của laser wafer Yb:YAG khóa chế độ bằng thấu kính Kerr được sử dụng trong thí nghiệm
Để cải thiện công suất đầu ra của laser, nhóm nghiên cứu đã tăng bán kính cong của gương hội tụ và tinh chỉnh độ dày môi trường Kerr và độ phân tán bậc hai. Khi công suất bơm được đặt thành 94 W, công suất đầu ra trung bình được tăng lên 22,33 W và độ rộng xung là 394 fs và năng lượng xung đơn là 0,28 μJ.
Để tăng thêm công suất đầu ra, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tăng bán kính cong của cặp gương lõm hội tụ, đồng thời đặt bộ cộng hưởng trong môi trường kín chân không thấp để giảm ảnh hưởng của nhiễu loạn không khí và sự phân tán không khí.
Thời gian đăng: 15-08-2023