Пробив! Ласер со фемтосекунда со средно инфрацрвено влакно со највисока моќност во светот

Пробив! Највисоката моќност на светот 3 μm средна инфрацрвена бојафемтосекундански ласер со влакна

Ласер со влакназа да се постигне средно инфрацрвен ласерски излез, првиот чекор е да се избере соодветниот материјал за матрица на влакна. Кај ласерите со блиски инфрацрвени влакна, матрицата на кварцното стакло е најчестиот материјал од матрица со влакна со многу мала загуба на пренос, сигурна механичка сила и одлична стабилност. Меѓутоа, поради високата енергија на фонон (1150 cm-1), кварцните влакна не можат да се користат за средно-инфрацрвен ласерски пренос. За да постигнеме пренос на ниски загуби на средно-инфрацрвен ласер, треба повторно да избереме други материјали од матрица со влакна со помала енергија на фонон, како што се сулфидна стаклена матрица или матрица од флуоридно стакло. Сулфидното влакно има најниска енергија на фонон (околу 350 cm-1), но има проблем што концентрацијата на допинг не може да се зголеми, па затоа не е погодна за употреба како влакно за засилување за генерирање на средно-инфрацрвен ласер. Иако подлогата од флуоридно стакло има малку поголема енергија на фонон (550 cm-1) од супстратот од сулфидното стакло, исто така може да постигне пренос со ниски загуби за средно-инфрацрвени ласери со бранова должина помала од 4 μm. Што е уште поважно, супстратот од флуоридно стакло може да постигне висока концентрација на допинг на јони од ретки земји, што може да обезбеди добивка потребна за генерирање на средно инфрацрвен ласер, на пример, најзрелите флуоридни ZBLAN влакна за Er3+ можеа да постигнат допинг концентрација од до 10 мол. Затоа, флуоридната стаклена матрица е најсоодветен материјал за матрица со влакна за ласери со средно инфрацрвени влакна.

Неодамна, тимот на професорот Руан Шуангчен и професорот Гуо Чунју од Универзитетот во Шенжен развија фемтосекунда со висока моќностласер со пулсни влакнасоставен од 2,8μm со заклучен режим Er:ZBLAN осцилатор на влакна, едномодни Er:ZBLAN предзасилувач на влакна и главен засилувач на поле со голем режим Er:ZBLAN влакна.
Врз основа на теоријата за самокомпресија и засилување на средно-инфрацрвениот ултра-краток пулс контролиран со состојба на поларизација и нумеричка симулациска работа на нашата истражувачка група, во комбинација со методи за нелинеарно потиснување и контрола на режимот на оптичко влакно со голем режим, технологија за активно ладење и засилување структурата на пумпата со двојни краеви, системот добива ултра-краток импулсен излез од 2,8 μm со просечна моќност од 8,12 W и ширина на пулсот од 148 fs. Меѓународниот рекорд за највисока просечна моќност постигнат од оваа истражувачка група беше дополнително освежен.

Слика 1 Структурен дијаграм на Er:ZBLAN фибер ласер врз основа на структурата MOPA
Структурата нафемтосекунди ласерСистемот е прикажан на слика 1. Едномоделното влакно со двојна обвивка Er:ZBLAN со должина од 3,1 m се користеше како влакно за засилување во предзасилувачот со концентрација на допинг од 7 mol.% и дијаметар на јадрото од 15 μm (NA = 0,12). Во главниот засилувач, двојно обложено поле со голем режим Er:ZBLAN влакно со должина од 4 m беше искористено како влакно за засилување со допинг концентрација од 6 mol.% и дијаметар на јадрото од 30 μm (NA = 0,12). Поголемиот дијаметар на јадрото прави влакното за засилување да има понизок нелинеарен коефициент и може да издржи поголема врвна моќност и излезна пулсна поголема пулсна енергија. Двата краја на влакното за засилување се споени со капачето на приклучокот AlF3.