Ласер со заклучен режим, моќен ултрабрз ласер со висока енергија

Фемтосекунда со висока моќностласерима голема применлива вредност во научните истражувања и индустриските области како што се генерирање на терахерцови, генерирање на атосекундни импулси и оптички фреквентен чешел.Ласери со мод-заклучувањебазирани на традиционални медиуми со блок-засилување се ограничени од ефектот на термичко леќање при голема моќност, а моментално максималната излезна моќност е околу 20 W.

Тенкиот ласерски лист користи структура на пумпа со повеќекратно поминување за да го одразисветло на пумпатана лимен медиум за засилување со дебелина од 100 микрони за високо ефикасна апсорпција на пумпата. Екстремно тенкиот медиум за засилување во комбинација со технологијата за повратно ладење значително го намалува влијанието на ефектот на термичката леќа и нелинеарниот ефект, и може да постигне поголема моќност на фемтосекундниот импулсен излез.
Ваферските осцилатори во комбинација со технологијата за заклучување на режимот на леќата Кер се главното средство за добивање на ласерски излез со висока просечна моќност со ширина на импулсот од редот на фемтосекунди.

СЛ. 1 (а) 72 дијаграм на оптичка структура и (б) физички дијаграм на модулот на пумпата

Тим истражувачи од Кинеската академија на науките дизајнираше и изгради лимен ласер со заклучен режим на леќата Кер, базиран на самостојно развиен 72-насочен пумпен модул, и разви лимен ласер со заклучен режим на леќата Кер со највисока просечна моќност и енергија на еден импулс во Кина.
Врз основа на принципот на заклучување на режимот на Керовата леќа и итеративното пресметување на ABCD матрицата, истражувачкиот тим прво ја анализираше теоријата на заклучување на режимот на тенок ласер со заклучување на режимот на Керовата леќа, симулираше промени во режимот во резонаторот за време на работата на заклучување на режимот и континуираната работа и потврди дека радиусот на режимот на шуплината кај тврдата дијафрагма ќе се намали за повеќе од 7% по заклучувањето на режимот.

Последователно, воден од принципот на дизајнирање, истражувачкиот тим дизајнираше и изгради резонатор со заклучен режим на леќа Кер (Сл. 2) врз основа на 72-насочниот пумпен модул (Сл. 1) независно развиен од тимот, и доби пулсен ласерски излез со просечна моќност од 11,78 W, ширина на пулсот од 245 fs и енергија на еден пулс од 0,14 μJ при време на пумпање од 72 W. Ширината на излезниот пулс и варијацијата на интракавиталниот режим се во добра согласност со резултатите од симулацијата.

Сл. 2 Шематски дијаграм на резонантната празнина на Yb:YAG вафлерскиот ласер со заклучен режим на леќата Кер што се користи во експериментот

За да се подобри излезната моќност на ласерот, истражувачкиот тим го зголеми радиусот на закривеност на фокусирачкото огледало и ја фино подеси дебелината на Керовиот медиум и дисперзијата од втор ред. Кога моќноста на пумпата беше поставена на 94 W, просечната излезна моќност беше зголемена на 22,33 W, а ширината на импулсот беше 394 fs, а енергијата на единечниот импулс беше 0,28 μJ.

За понатамошно зголемување на излезната моќност, истражувачкиот тим дополнително ќе го зголеми радиусот на закривеност на парот фокусирани конкавни огледала, додека резонаторот ќе го постави во затворена средина со низок вакуум за да се намали влијанието на нарушувањата на воздухот и дисперзијата на воздухот.