Femtosaat kuasa tinggilasermempunyai nilai aplikasi yang hebat dalam penyelidikan saintifik dan bidang perindustrian seperti penjanaan terahertz, penjanaan nadi attosecond dan sikat frekuensi optik.Laser terkunci modberdasarkan media blok-gain tradisional dihadkan oleh kesan kanta haba pada kuasa tinggi, dan pada masa ini kuasa output maksimum ialah kira-kira 20 W.
Laser kepingan nipis menggunakan struktur pam berbilang pas untuk mencerminkanlampu pamkepada medium perolehan lembaran dengan ketebalan 100 mikron untuk penyerapan pam kecekapan tinggi.Medium keuntungan yang sangat nipis digabungkan dengan teknologi penyejukan belakang sangat mengurangkan pengaruh kesan kanta haba dan kesan tak linear, dan boleh mencapai output denyut femtosaat kuasa yang lebih tinggi.
Pengayun wafer digabungkan dengan teknologi penguncian mod kanta Kerr adalah cara utama untuk mendapatkan output laser kuasa purata tinggi dengan lebar nadi dalam susunan femtosaat.
Gbr.1 (a) 72 gambar rajah struktur optik dan (b) gambar rajah fizik modul pam
Pasukan penyelidik dari Akademi Sains China mereka bentuk dan membina laser lembaran terkunci mod kanta Kerr berdasarkan modul pam 72 hala yang dibangunkan sendiri, dan membangunkan laser lembaran terkunci mod kanta Kerr dengan purata kuasa tertinggi dan tunggal. tenaga nadi di China.
Berdasarkan prinsip penguncian mod kanta Kerr dan pengiraan berulang matriks ABCD, pasukan penyelidik mula-mula menganalisis teori penguncian mod laser pengunci 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.
Selepas itu, berpandukan prinsip reka bentuk, pasukan penyelidik mereka bentuk dan membina resonator terkunci mod kanta Kerr (Rajah 2) berdasarkan modul pam 72 hala (Rajah.1) yang dibangunkan secara bebas oleh pasukan, dan memperoleh laser berdenyut. output dengan kuasa purata 11.78W, lebar nadi 245 fs dan tenaga nadi tunggal 0.14μJ pada masa mengepam 72 W.Lebar nadi keluaran dan variasi mod intracaviti adalah sesuai dengan keputusan simulasi.
Gbr.2 Gambarajah skematik rongga resonans mod kanta Kerr yang dikunci Yb:YAG laser wafer yang digunakan dalam eksperimen
Untuk meningkatkan kuasa keluaran laser, pasukan penyelidik meningkatkan jejari kelengkungan cermin fokus, dan memperhalusi ketebalan sederhana Kerr dan penyebaran tertib kedua.Apabila kuasa pam ditetapkan kepada 94 W, kuasa keluaran purata meningkat kepada 22.33 W, dan lebar nadi ialah 394 fs dan tenaga nadi tunggal ialah 0.28 μJ.
Untuk meningkatkan lagi kuasa keluaran, pasukan penyelidik akan meningkatkan lagi jejari kelengkungan pasangan cermin cekung fokus, sambil meletakkan resonator dalam persekitaran tertutup vakum yang rendah untuk mengurangkan pengaruh gangguan udara dan penyebaran udara.
Masa siaran: 15 Ogos 2023