Terobosan! Laser serat femtosekond 3 μm mid-inframerah tertinggi di dunia

Terobosan! Kuasa tertinggi 3 μm pertengahan inframerah di dunialaser serat femtosecond

Laser seratUntuk mencapai output laser pertengahan inframerah, langkah pertama adalah memilih bahan matriks serat yang sesuai. Dalam laser serat inframerah berhampiran, matriks kaca kuarza adalah bahan matriks serat yang paling biasa dengan kehilangan penghantaran yang sangat rendah, kekuatan mekanikal yang boleh dipercayai dan kestabilan yang sangat baik. Walau bagaimanapun, kerana tenaga phonon yang tinggi (1150 cm-1), serat kuarza tidak boleh digunakan untuk penghantaran laser pertengahan inframerah. Untuk mencapai penghantaran rendah laser inframerah pertengahan, kita perlu memilih semula bahan matriks serat lain dengan tenaga phonon yang lebih rendah, seperti matriks kaca sulfida atau matriks kaca fluorida. Serat sulfida mempunyai tenaga fonon terendah (kira-kira 350 cm-1), tetapi ia mempunyai masalah bahawa kepekatan doping tidak dapat ditingkatkan, jadi ia tidak sesuai digunakan sebagai gentian keuntungan untuk menjana laser pertengahan inframerah. Walaupun substrat kaca fluorida mempunyai tenaga phonon yang lebih tinggi (550 cm-1) daripada substrat kaca sulfida, ia juga boleh mencapai transmisi rendah untuk laser inframerah pertengahan dengan panjang gelombang kurang daripada 4 μm. Lebih penting lagi, substrat kaca fluorida dapat mencapai kepekatan doping ion yang tinggi, yang dapat memberikan keuntungan yang diperlukan untuk penjanaan laser pertengahan inframerah, sebagai contoh, serat Zblan fluorida yang paling matang untuk ER3+ telah dapat mencapai kepekatan doping sehingga 10 mol. Oleh itu, matriks kaca fluorida adalah bahan matriks serat yang paling sesuai untuk laser serat inframerah pertengahan.

Baru-baru ini, pasukan Profesor Ruan Shuangchen dan Profesor Guo Chunyu di Universiti Shenzhen membangunkan femtosecond kuasa tinggiLaser serat naditerdiri daripada mod 2.8μm yang dikunci ER: pengayun gentian ZBLAN, mod tunggal ER: preamplifier serat ZBLAN dan bidang mod besar ER: penguat utama serat ZBLAN.
Berdasarkan teori pemampatan diri dan penguatan denyutan ultra-pendek inframerah pertengahan yang dikawal oleh keadaan polarisasi dan simulasi simulasi numerik kumpulan penyelidikan kami, digabungkan dengan penindasan tidak linear dan kaedah kawalan mod serat optik besar, teknologi penyejukan aktif dan penguatan fs. Rekod antarabangsa kuasa purata tertinggi yang dicapai oleh kumpulan penyelidikan ini lebih segar.

Rajah 1 Gambarajah Struktur ER: Laser Serat ZBlan Berdasarkan Struktur MOPA
StrukturFemtosecond laserSistem ditunjukkan dalam Rajah 1. Mode tunggal-mode-clad er: serat ZBLAN panjang 3.1 m digunakan sebagai gentian keuntungan dalam preamplifier dengan kepekatan doping 7 mol.% dan diameter teras 15 μM (Na = 0.12). Dalam penguat utama, medan mod besar berpakaian dua: serat ZBLAN dengan panjang 4 m digunakan sebagai serat keuntungan dengan kepekatan doping 6 mol.% Dan diameter teras 30 μM (Na = 0.12). Diameter teras yang lebih besar menjadikan serat keuntungan mempunyai pekali tak linear yang lebih rendah dan dapat menahan kuasa puncak yang lebih tinggi dan output nadi tenaga nadi yang lebih besar. Kedua -dua hujung serat keuntungan bersatu dengan topi terminal ALF3.