Пробив! Най-високата мощност в света 3 µm със средно инфрачервени фемтосекундни влакна лазер

Пробив! Най-високата мощност в света 3 µm средно инфрачервеноFemtosecond Fiber Laser

Лазер от влакнаЗа да се постигне средно инфрачервен лазерен изход, първата стъпка е да изберете подходящия материал от матрица на влакната. В близко инфрачервените влакна лазери кварцовата стъклена матрица е най-често срещаният материал от матрица с влакна с много ниска загуба на предаване, надеждна механична якост и отлична стабилност. Въпреки това, поради високата фононова енергия (1150 cm-1), кварцовото влакно не може да се използва за средно инфрачервено лазерно предаване. За да постигнем ниска предаване на загуба на средно инфрачервен лазер, трябва да изберем отново други материали от матрицата на влакната с по-ниска фононова енергия, като сулфидна стъклена матрица или флуоридна стъклена матрица. Сулфидните влакна имат най-ниската енергия на фонон (около 350 cm-1), но има проблем, че концентрацията на допинг не може да се увеличи, така че не е подходящ за използване като усилване на влакното за генериране на средно инфрачервен лазер. Въпреки че флуоридният стъклен субстрат има малко по-висока фононова енергия (550 cm-1) от сулфидния стъклен субстрат, той също може да постигне предаване с ниска загуба за средни инфрачервени лазери с дължина на вълната по-малка от 4 μm. По-важното е, че флуоридният стъклен субстрат може да постигне висока рядка концентрация на допинг на йонни йони, която може да осигури печалбата, необходима за средно инфрачервено лазерно генериране, например, най-зрелият флуорид Zblan влакно за ER3+ е в състояние да постигне допинг концентрация до 10 mol. Следователно, флуоридната стъклена матрица е най-подходящият материал от матрица от влакна за лазери със средно инфрачервени влакна.

Наскоро екипът на професор Руан Шуангхен и професор Гоо Чуню от университета Шенжен, разработи фемтосекунда с висока мощностПулсово влакно лазерСъставен от 2,8 μm режим ER: Oscillator на Zblan Fiber, едномоден ER: предусилвател на влакна Zblan и поле с голям режим ER: Основен усилвател на Zblan Fiber.
Based on the self-compression and amplification theory of mid-infrared ultra-short pulse controlled by polarization state and numerical simulation work of our research group, combined with nonlinear suppression and mode control methods of large-mode optical fiber, active cooling technology and amplification structure of double-ended pump, the system obtains 2.8μm ultra-short pulse output with an average power of 8.12W and a pulse width of 148 fs. Международният рекорд за най -високата средна мощност, постигната от тази изследователска група, беше допълнително освежен.

Фигура 1 Структурна диаграма на ER: Zblan Fiber Laser на базата на структурата на Mopa
Структурата наFemtosecond лазерСистемата е показана на фигура 1. Едномодното двойно облечено ER: Zblan влакно с дължина 3,1 m е използвана като усилвателно влакно в предусилвателя с концентрация на допинг 7 mol.% и диаметър на сърцевината от 15 μm (Na = 0,12). В основния усилвател се използва двойно облечено поле с голям режим ER: Zblan с дължина 4 m като усилване на влакното с концентрация на допинг 6 mol.% И диаметър на сърцевината 30 μm (Na = 0.12). По -големият диаметър на ядрото прави влакното на усилването да има по -нисък нелинеен коефициент и може да издържи по -висока пикова мощност и пулс на по -голяма импулсна енергия. И двата края на усилването са слети спрямо капачката на терминала ALF3.