Фемтосекунда с висока мощностлазерима голяма приложна стойност в научни изследвания и промишлени области като генериране на терахерци, генериране на атосекундни импулси и оптичен честотен гребен.Модифицирани лазерибазирани на традиционни медии с блоково усилване, са ограничени от ефекта на термична леща при висока мощност и в момента максималната изходна мощност е около 20 W.
Лазерът за тънки листове използва структура на многопроходна помпа, за да отразявапомпа светлинакъм средата за усилване на листа с дебелина 100 микрона за високоефективна абсорбция на помпата.Изключително тънката среда за усилване, комбинирана с технология за обратно охлаждане, значително намалява влиянието на ефекта на термичната леща и нелинейния ефект и може да постигне по-висока мощност на фемтосекунден импулсен изход.
Wafer осцилаторите, комбинирани с технологията за заключване на режима на лещите на Kerr, са основното средство за получаване на висока средна мощност на лазерния изход с ширина на импулса от порядъка на фемтосекунда.
Фиг.1 (a) 72 оптична структурна диаграма и (b) физическа диаграма на помпения модул
Екип от изследователи от Китайската академия на науките проектира и изгради листов лазер със заключен режим на леща на Кер, базиран на самостоятелно разработения 72-посочен помпен модул, и разработи листов лазер със заключен режим на леща на Кер с най-високата средна мощност и единичен импулсна енергия в Китай.
Въз основа на принципа на заключване на режима на лещата на Кер и итеративното изчисление на ABCD матрицата, изследователският екип първо анализира теорията за заключване на режима на тънък пластинчат лазер за заключване на режима с леща на Кер, симулира промените в режима в резонатора по време на операцията по заключване на режима и непрекъсната работа и потвърди, че радиусът на режима на кухината при твърдата диафрагма ще бъде намален с повече от 7% след заключване на режима.
Впоследствие, ръководейки се от принципа на проектиране, изследователският екип проектира и изгради резонатор със заключен режим на леща на Кер (ФИГ. 2), базиран на 72-посочен помпен модул (ФИГ. 1), независимо разработен от екипа, и получи импулсен лазер изход със средна мощност от 11,78 W, ширина на импулса от 245 fs и единична импулсна енергия от 0,14 μJ при 72 W време на изпомпване.Ширината на изходния импулс и вариацията на интракавитационния режим са в добро съответствие с резултатите от симулацията.
Фиг.2 Схематична диаграма на резонансната кухина на лещата на Кер със заключен режим Yb:YAG пластинчат лазер, използван в експеримента
За да подобри изходната мощност на лазера, изследователският екип увеличи радиуса на кривината на фокусиращото огледало и фино настрои средната дебелина на Kerr и дисперсията от втори ред.Когато мощността на помпата беше настроена на 94 W, средната изходна мощност беше увеличена до 22, 33 W, а ширината на импулса беше 394 fs и енергията на единичния импулс беше 0, 28 μJ.
За да увеличи допълнително изходната мощност, изследователският екип допълнително ще увеличи радиуса на кривината на двойката фокусирани вдлъбнати огледала, като същевременно постави резонатора в затворена среда с нисък вакуум, за да намали влиянието на въздушните смущения и разсейването на въздуха.
Време на публикуване: 15 август 2023 г