Femtosecundă de mare puterelaserare o mare valoare aplicativă în cercetarea științifică și în domenii industriale, cum ar fi generarea de teraherți, generarea de impulsuri de atosecunde și pieptenele de frecvență optică.Lasere blocate prin modulațieCele bazate pe medii tradiționale cu câștig bloc sunt limitate de efectul de lentilă termică la putere mare, iar în prezent puterea maximă de ieșire este de aproximativ 20 W.
Laserul cu foaie subțire folosește o structură de pompă cu treceri multiple pentru a reflectalumină pompăla mediul de amplificare în foaie cu grosimea de 100 microni pentru o absorbție a pompei de înaltă eficiență. Mediul de amplificare extrem de subțire, combinat cu tehnologia de răcire inversă, reduce considerabil influența efectului de lentilă termică și a efectului neliniar și poate obține o putere mai mare de ieșire a impulsurilor femtosecunde.
Oscilatoarele wafer combinate cu tehnologia de blocare a modului lentilei Kerr sunt principalele mijloace de obținere a unei puteri laser medii ridicate, cu o lățime a impulsului de ordinul femtosecundelor.
FIG. 1 (a) diagrama structurii optice 72 și (b) diagrama fizică a modulului pompei
O echipă de cercetători de la Academia Chineză de Științe a proiectat și construit un laser cu foi blocate cu lentilă Kerr, bazat pe modulul de pompă cu 72 de căi, dezvoltat de companie, și a dezvoltat un laser cu foi blocate cu lentilă Kerr, cu cea mai mare putere medie și energie la un singur impuls din China.
Pe baza principiului blocării modurilor cu lentilă Kerr și a calculului iterativ al matricei ABCD, echipa de cercetare a analizat mai întâi teoria blocării modurilor a laserului cu lentilă Kerr cu placă subțire, a simulat schimbările de mod în rezonator în timpul operațiunii de blocare a modurilor și a funcționării continue și a confirmat că raza modului cavității la diafragma dură va fi redusă cu peste 7% după blocarea modurilor.
Ulterior, ghidată de principiul de proiectare, echipa de cercetare a proiectat și construit un rezonator cu lentilă Kerr cu mod blocat (FIG. 2) bazat pe modulul de pompă cu 72 de căi (FIG. 1) dezvoltat independent de echipă și a obținut o ieșire laser pulsată cu o putere medie de 11,78 W, o lățime a impulsului de 245 fs și o energie a unui singur impuls de 0,14 μJ la un timp de pompare de 72 W. Lățimea impulsului de ieșire și variația modului intracavitate sunt în bună concordanță cu rezultatele simulării.
FIG. 2 Diagramă schematică a cavității rezonante a laserului Yb:YAG cu plachetă cu lentilă Kerr, blocat în mod, utilizat în experiment
Pentru a îmbunătăți puterea de ieșire a laserului, echipa de cercetare a mărit raza de curbură a oglinzii de focalizare și a reglat fin grosimea mediului Kerr și dispersia de ordinul doi. Când puterea pompei a fost setată la 94 W, puterea medie de ieșire a crescut la 22,33 W, iar lățimea impulsului a fost de 394 fs, iar energia unui singur impuls a fost de 0,28 μJ.
Pentru a crește și mai mult puterea de ieșire, echipa de cercetare va crește și mai mult raza de curbură a perechii de oglinzi concave focalizate, plasând în același timp rezonatorul într-un mediu închis cu vid scăzut pentru a reduce influența perturbațiilor aerului și a dispersiei aerului.
Data publicării: 15 august 2023