Жаңалық! Әлемдегі ең жоғары қуатты 3 мкм орташа инфрақызыл фемтосекундтық талшықты лазер

Жаңалық! Әлемдегі ең жоғары қуатты 3 мкм орташа инфрақызыл сәулефемтосекундтық талшықты лазер

Талшықты лазерОрташа инфрақызыл лазер шығысына қол жеткізу үшін бірінші қадам - ​​тиісті талшықты матрица материалын таңдау. Жақын инфрақызыл талшықты лазерлерде кварц шыны матрицасы өте төмен өткізгіштік шығыны, сенімді механикалық беріктігі және тамаша тұрақтылығы бар ең көп таралған талшықты матрица материалы болып табылады. Дегенмен, жоғары фонондық энергияға (1150 см-1) байланысты кварц талшығын орта инфрақызыл лазерлік тарату үшін пайдалану мүмкін емес. Орташа инфрақызыл лазердің төмен шығынды таратуына қол жеткізу үшін біз сульфидті шыны матрицасы немесе фторлы шыны матрицасы сияқты төмен фонондық энергиясы бар басқа талшықты матрица материалдарын қайта таңдауымыз керек. Сульфидті талшықта ең төмен фонондық энергия бар (шамамен 350 см-1), бірақ оның легирлеу концентрациясын арттыру мүмкін еместігі мәселесі бар, сондықтан оны орта инфрақызыл лазерді генерациялау үшін күшейткіш талшық ретінде пайдалануға жарамсыз. Фторлы шыны субстрат сульфидті шыны субстратқа қарағанда сәл жоғары фонондық энергияға (550 см-1) ие болса да, ол толқын ұзындығы 4 мкм-ден аз орта инфрақызыл лазерлер үшін төмен шығынды таратуға қол жеткізе алады. Ең бастысы, фторлы шыны субстрат сирек кездесетін жер иондарының жоғары легирлеу концентрациясына қол жеткізе алады, бұл орташа инфрақызыл лазер генерациясы үшін қажетті күшейтуді қамтамасыз ете алады, мысалы, Er3+ үшін ең жетілген фторлы ZBLAN талшығы 10 мольге дейін легирлеу концентрациясына қол жеткізе алды. Сондықтан, фторлы шыны матрицасы орташа инфрақызыл талшықты лазерлер үшін ең қолайлы талшықты матрица материалы болып табылады.

Жақында Шэньчжэнь университетіндегі профессор Руан Шуанчен мен профессор Го Чуньюйдің командасы жоғары қуатты фемтосекунд жасап шығарды.импульстік талшықты лазер2,8 мкм режимді құлыптаулы Er:ZBLAN талшықты генераторынан, бір режимді Er:ZBLAN талшықты алдын ала күшейткішінен және үлкен режимді өрісті Er:ZBLAN талшықты негізгі күшейткішінен тұрады.
Біздің зерттеу тобымыз поляризация күйімен басқарылатын орта инфрақызыл ультра қысқа импульстің өзін-өзі қысу және күшейту теориясына және сандық модельдеу жұмысына, үлкен режимді оптикалық талшықтың сызықтық емес басу және режимді басқару әдістеріне, белсенді салқындату технологиясына және қос ұшты сорғының күшейту құрылымына негізделген жүйе орташа қуаты 8,12 Вт және импульс ені 148 фс болатын 2,8 мкм ультра қысқа импульс шығысын алады. Бұл зерттеу тобы қол жеткізген ең жоғары орташа қуаттың халықаралық рекорды одан әрі жаңартылды.

1-сурет. MOPA құрылымына негізделген Er:ZBLAN талшықты лазерінің құрылымдық диаграммасы
Құрылымыфемтосекундтық лазержүйесі 1-суретте көрсетілген. Алдын ала күшейткіштегі күшейткіш талшық ретінде ұзындығы 3,1 м болатын бір режимді қос қапталған Er:ZBLAN талшығы легирлеу концентрациясы 7 моль% және өзек диаметрі 15 мкм (NA = 0,12) болатын күшейткіш талшық ретінде пайдаланылды. Негізгі күшейткіште күшейткіш талшық ретінде ұзындығы 4 м болатын қос қапталған үлкен режимді өріс Er:ZBLAN талшығы пайдаланылды, легирлеу концентрациясы 6 моль% және өзек диаметрі 30 мкм (NA = 0,12). Үлкен өзек диаметрі күшейткіш талшығының сызықтық емес коэффициентін төмендетеді және жоғары шың қуаты мен үлкен импульстік энергияның импульстік шығысына төтеп бере алады. Күшейту талшығының екі ұшы да AlF3 терминал қақпағына бекітілген.