Femtosekund med høj effektlaserHar stor applikationsværdi inden for videnskabelig forskning og industrielle felter såsom terahertz -generation, attosekund pulsgenerering og optisk frekvenskam.Mod-locked lasereBaseret på traditionelle blokeringsmedier er begrænset af termisk linseffekt ved høj effekt, og i øjeblikket er den maksimale udgangseffekt ca. 20 W.
Tyndt ark laser bruger multi-pass pumpestruktur til at afspejlepumpe lystil arkforstærkningsmediet med tykkelse på 100 mikron til høj effektivitetspumpeabsorption. Det ekstremt tynde forstærkningsmedium kombineret med backcooling -teknologi reducerer påvirkningen af termisk linseffekt og ikke -lineær effekt og kan opnå højere effekt -femtosekund pulsudgang.
Wafer-oscillatorer kombineret med Kerr Lens-tilstand-locking-teknologi er det vigtigste middel til at opnå høj gennemsnitlig effektlaserudgang med pulsbredde i størrelsesordenen femtosekund.
Fig. 1 (a) 72 Optisk strukturdiagram og (b) fysisk diagram over pumpemodulet
Et team af forskere fra det kinesiske videnskabsakademi designede og byggede en Kerr-objektivtilstandslåst arklaser baseret på det selvudviklede 72-vejs pumpemodul og udviklede et Kerr-objektiv-låst arklaser med den højeste gennemsnitlige effekt og en enkelt pulsenergi i Kina.
Baseret på princippet om Kerr-linsetilstand og den iterative beregning af ABCD-matrix analyserede forskerteamet først den tilstandslåsningsteori om tynd pladelinse-tilstand-locking-laser, simuleret tilstandsændringerne i resonatoren under tilstandslåstring og kontinuerlig drift, og bekræftede, at hulrumstilstandsradius ved den hårde diaphragm vil reduceres med mere end 7% efter tilstand.
Derefter, styret af designprincippet, designet og byggede forskerteamet en KERR-objektiv-tilstand-låset resonator (fig. 2) baseret på 72-vejs pumpemodul (fig. 1) uafhængigt udviklet af teamet og opnåede en pulseret laserudgang med en gennemsnitlig effekt på 11.78W, en pulsbredde på 245 FS og en enkelt pulsenergi på 0,14μJ ved 72 W pumpe tid. Bredden af outputpulsen og variationen i intracavitetstilstand er i god overensstemmelse med simuleringsresultaterne.
Fig. 2 Skematisk diagram over resonanshulen i Kerr Lens Mode-Locked YB: YAG Wafer Laser brugt i eksperimentet
For at forbedre laserens udgangseffekt øgede forskerteamet krumningsradius for fokuserende spejl og finjusterede Kerr-medium tykkelse og anden ordens spredning. Når pumpekraften blev indstillet til 94 W, blev den gennemsnitlige udgangseffekt forøget til 22,33 W, og pulsbredden var 394 Fs, og den enkelte pulsenergi var 0,28 μJ.
For yderligere at øge udgangseffekten vil forskerteamet yderligere øge krumningsradius for det fokuserede konkave spejlpar, mens resonatoren placeres i et lavt vakuum lukket miljø for at reducere påvirkningen af luftforstyrrelse og luftdispersion.
Posttid: Aug-15-2023