Breakthrough! L-ogħla qawwa fid-dinja 3 μm laser f'fibra femtosecond mid-infrared

Breakthrough! L-ogħla qawwa tad-dinja 3 μm nofs l-infra-aħmarlaser tal-fibra femtosecond

Lejżer tal-fibrabiex tikseb output tal-lejżer nofs-infrared, l-ewwel pass huwa li tagħżel il-materjal tal-matriċi tal-fibra xierqa. Fil-lejżers tal-fibra qrib infra-aħmar, il-matriċi tal-ħġieġ tal-kwarz hija l-aktar materjal komuni tal-matriċi tal-fibra b'telf ta 'trażmissjoni baxx ħafna, saħħa mekkanika affidabbli u stabbiltà eċċellenti. Madankollu, minħabba l-enerġija għolja tal-phonon (1150 cm-1), il-fibra tal-kwarz ma tistax tintuża għat-trażmissjoni tal-lejżer nofs-infra-aħmar. Sabiex tinkiseb trażmissjoni ta 'telf baxx ta' laser nofs-infra-aħmar, għandna bżonn nagħżlu mill-ġdid materjali oħra tal-matriċi tal-fibra b'enerġija fonon aktar baxxa, bħal matriċi tal-ħġieġ sulfid jew matriċi tal-ħġieġ fluworidu. Il-fibra tas-sulfide għandha l-inqas enerġija tal-phonon (madwar 350 ċm-1), iżda għandha l-problema li l-konċentrazzjoni tad-doping ma tistax tiżdied, għalhekk mhix adattata għall-użu bħala fibra ta 'gwadann biex tiġġenera laser nofs-infrared. Għalkemm is-sottostrat tal-ħġieġ tal-fluworidu għandu enerġija fonon kemxejn ogħla (550 cm-1) mis-sottostrat tal-ħġieġ tas-sulfid, jista 'wkoll jikseb trasmissjoni ta' telf baxx għal lejżers ta 'l-infra-aħmar nofs b'tul ta' mewġ inqas minn 4 μm. Aktar importanti minn hekk, is-sottostrat tal-ħġieġ tal-fluworidu jista 'jikseb konċentrazzjoni għolja ta' doping tal-jone tad-dinja rari, li tista 'tipprovdi l-qligħ meħtieġ għall-ġenerazzjoni tal-lejżer ta' nofs l-infra-aħmar, pereżempju, l-aktar fibra ZBLAN matura tal-fluworidu għal Er3 + kienet kapaċi tikseb konċentrazzjoni ta 'doping ta' sa 10 mol. Għalhekk, il-matriċi tal-ħġieġ tal-fluworidu hija l-aktar materjal adattat tal-matriċi tal-fibra għal-lejżers tal-fibra infrared tan-nofs.

Riċentement, it-tim tal-Professur Ruan Shuangchen u l-Professur Guo Chunyu fl-Università ta 'Shenzhen żviluppaw femtosecond ta' qawwa għoljalaser tal-fibra tal-polzmagħmul minn oxxillatur tal-fibra Er:ZBLAN imsakkar bil-mod ta '2.8μm, preamplifikatur tal-fibra Er:ZBLAN b'mod wieħed u amplifikatur prinċipali tal-fibra Er:ZBLAN ta' mod kbir.
Ibbażat fuq it-teorija tal-awto-kompressjoni u l-amplifikazzjoni tal-polz ultra-qasir tan-nofs infra-aħmar ikkontrollat ​​minn stat ta 'polarizzazzjoni u xogħol ta' simulazzjoni numerika tal-grupp ta 'riċerka tagħna, flimkien ma' soppressjoni mhux lineari u metodi ta 'kontroll tal-modalità ta' fibra ottika ta 'modalità kbira, teknoloġija attiva ta' tkessiħ u amplifikazzjoni struttura ta 'pompa b'tarf doppju, is-sistema tikseb output tal-polz ultra-qasir ta' 2.8μm b'qawwa medja ta '8.12W u wisa' tal-polz ta '148 fs. Ir-rekord internazzjonali tal-ogħla qawwa medja miksub minn dan il-grupp ta’ riċerka ġie aggornat aktar.

Figura 1 Dijagramma tal-istruttura tal-laser tal-fibra Er:ZBLAN ibbażat fuq l-istruttura MOPA
L-istruttura tal-laser femtosecondis-sistema hija murija fil-Figura 1. Il-fibra Er:ZBLAN b'kisja doppja b'mod wieħed ta 'tul ta' 3.1 m intużat bħala l-fibra tal-qligħ fil-preamplifikatur b'konċentrazzjoni ta 'doping ta' 7 mol.% u dijametru tal-qalba ta '15 μm (NA = 0.12). Fl-amplifikatur prinċipali, intużat fibra ta 'Er:ZBLAN tal-modalità kbira miksija doppja b'tul ta' 4 m bħala l-fibra tal-qligħ b'konċentrazzjoni ta 'doping ta' 6 mol.% u dijametru tal-qalba ta '30 μm (NA = 0.12). Id-dijametru tal-qalba akbar jagħmel il-fibra tal-qligħ ikollu koeffiċjent mhux lineari aktar baxx u jista 'jiflaħ qawwa ogħla ogħla u output tal-polz ta' enerġija tal-polz akbar. Iż-żewġt itruf tal-fibra tal-qligħ huma mdewba mal-kappa terminali AlF3.