Gennembrud! Verdens højeste effekt 3 um midt-infrarød femtosekundfiberlaser

Gennembrud! Verdens højeste kraft 3 μm midt-infrarødFemtosekundfiberlaser

FiberlaserFor at opnå midt-infrarød laserudgang er det første trin at vælge det passende fibermatrixmateriale. I næsten infrarøde fiberlasere er kvartsglasmatrix det mest almindelige fibermatrixmateriale med meget lavt transmissionstab, pålidelig mekanisk styrke og fremragende stabilitet. På grund af den høje fononenergi (1150 cm-1) kan kvartsfiber imidlertid ikke bruges til melleminfrarød laseroverførsel. For at opnå transmission med lavt tab af midtinfrarød laser, er vi nødt til at vælge andre fibermatrixmaterialer med lavere fononenergi, såsom sulfidglasmatrix eller fluoridglasmatrix. Sulfidfiber har den laveste fononenergi (ca. 350 cm-1), men det har problemet, at dopingkoncentrationen ikke kan øges, så det er ikke egnet til brug som en forstærkningsfiber til at generere midtinfrarød laser. Selvom fluorglasunderlaget har en lidt højere fononenergi (550 cm-1) end sulfidglasunderlaget, kan det også opnå transmission med lavt tab til melleminfrarøde lasere med bølgelængder mindre end 4 um. Vigtigere er det, at fluorglasunderlaget kan opnå en høj sjælden jord-ion-dopingkoncentration, som kan give den gevinst, der kræves til midtinfrarød lasergenerering, for eksempel den mest modne fluorid zblan-fiber til ER3+ har været i stand til at opnå en dopingkoncentration på op til 10 mol. Derfor er fluoridglasmatrix det mest passende fibermatrixmateriale til melleminfrarøde fiberlasere.

For nylig udviklede teamet af professor Ruan Shuangchen og professor Guo Chunyu ved Shenzhen University et højeffekt femtosekundPulsfiberlaserSammensat af 2,8μm mode-låst ER: Zblan Fiber Oscillator, Single-Mode ER: ZBAN FIBER PREAMPLIFIER OG STOR-MODE Field ER: ZBLAN FIBRE MAIN AMPLIFIER.
Based on the self-compression and amplification theory of mid-infrared ultra-short pulse controlled by polarization state and numerical simulation work of our research group, combined with nonlinear suppression and mode control methods of large-mode optical fiber, active cooling technology and amplification structure of double-ended pump, the system obtains 2.8μm ultra-short pulse output with an average power of 8.12W and a pulse width of 148 fs. Den internationale registrering af den højeste gennemsnitlige strøm, der blev opnået af denne forskningsgruppe, blev yderligere opdateret.

Figur 1 Strukturdiagram over ER: Zblan Fiber Laser baseret på mopa -struktur
Strukturen afFemtosekund laserSystemet er vist i figur 1. Den enkelt-mode dobbeltklædte ER: Zblan-fiber på 3,1 m længde blev anvendt som forstærkningsfiber i forforstærkeren med en dopingkoncentration på 7 mol.% og en kernediameter på 15 μm (Na = 0,12). I hovedforstærkeren blev et dobbeltbeklædt stort tilstandsfelt: Zblan -fiber med en længde på 4 m anvendt som forstærkningsfiber med en dopingkoncentration på 6 mol.% Og en kernediameter på 30 um (Na = 0,12). Den større kernediameter får forstærkningsfiberen til at have lavere ikke -lineær koefficient og kan modstå højere spidsstyrke og pulsudgang af større pulsenergi. Begge ender af forstærkningsfiberen smeltes sammen til ALF3 -terminalhætten.