Femtosaat kuasa tinggilasermempunyai nilai aplikasi yang hebat dalam penyelidikan saintifik dan bidang perindustrian seperti penjanaan terahertz, penjanaan denyut attosecond dan sikat frekuensi optik.Laser berkunci modberdasarkan media gandaan blok tradisional dihadkan oleh kesan kanta terma pada kuasa tinggi, dan pada masa ini kuasa output maksimum ialah kira-kira 20 W.
Laser kepingan nipis menggunakan struktur pam berbilang laluan untuk mencerminkanlampu pamkepada medium penguatan kepingan dengan ketebalan 100 mikron untuk penyerapan pam berkecekapan tinggi. Medium penguatan yang sangat nipis yang digabungkan dengan teknologi penyejukan belakang dapat mengurangkan pengaruh kesan kanta terma dan kesan tak linear dengan ketara, dan boleh mencapai output denyut femtosaat kuasa yang lebih tinggi.
Pengayun wafer yang digabungkan dengan teknologi pengunci mod kanta Kerr merupakan cara utama untuk mendapatkan output laser kuasa purata yang tinggi dengan lebar denyut dalam susunan femtosaat.
RAJAH 1 (a) 72 gambarajah struktur optik dan (b) gambarajah fizikal modul pam
Sekumpulan penyelidik dari Akademi Sains China telah mereka bentuk dan membina laser helaian berkunci mod kanta Kerr berdasarkan modul pam 72 hala yang dibangunkan sendiri, dan membangunkan laser helaian berkunci mod kanta Kerr dengan kuasa purata dan tenaga denyut tunggal tertinggi di China.
Berdasarkan prinsip penguncian mod kanta Kerr dan pengiraan lelaran matriks ABCD, pasukan penyelidikan mula-mula menganalisis teori penguncian mod laser penguncian mod kanta Kerr plat nipis, mensimulasikan perubahan mod dalam resonator semasa operasi penguncian mod dan operasi berterusan, dan mengesahkan bahawa jejari mod rongga pada diafragma keras akan dikurangkan lebih daripada 7% selepas penguncian mod.
Seterusnya, berpandukan prinsip reka bentuk, pasukan penyelidikan mereka bentuk dan membina resonator berkunci mod kanta Kerr (Rajah 2) berdasarkan modul pam 72 hala (Rajah 1) yang dibangunkan secara bebas oleh pasukan, dan memperoleh output laser berdenyut dengan kuasa purata 11.78W, lebar denyut 245 fs dan tenaga denyut tunggal 0.14μJ pada masa pengepaman 72 W. Lebar denyut output dan variasi mod intrakaviti adalah selaras dengan keputusan simulasi.
RAJAH 2 Gambarajah skematik rongga resonan laser wafer Yb:YAG berkunci mod kanta Kerr yang digunakan dalam eksperimen
Untuk meningkatkan kuasa output laser, pasukan penyelidikan telah meningkatkan jejari kelengkungan cermin pemfokusan, dan memperhalusi ketebalan medium Kerr dan penyebaran tertib kedua. Apabila kuasa pam ditetapkan kepada 94 W, kuasa output purata telah ditingkatkan kepada 22.33 W, dan lebar denyut ialah 394 fs dan tenaga denyut tunggal ialah 0.28 μJ.
Untuk meningkatkan lagi kuasa output, pasukan penyelidikan akan meningkatkan lagi jejari kelengkungan pasangan cermin cekung yang difokuskan, sambil meletakkan resonator dalam persekitaran tertutup vakum rendah untuk mengurangkan pengaruh gangguan udara dan penyebaran udara.
Masa siaran: 15 Ogos 2023