Breakthrough! Ang pinakamataas na kapangyarihan sa mundo 3 μm mid-infrared femtosecond fiber laser

Breakthrough! Ang pinakamataas na kapangyarihan ng mundo 3 μm mid-infraredFemtosecond fiber laser

Laser ng hiblaUpang makamit ang mid-infrared laser output, ang unang hakbang ay piliin ang naaangkop na materyal na hibla ng matrix. Sa malapit-infrared fiber lasers, ang quartz glass matrix ay ang pinaka-karaniwang hibla ng matrix na materyal na may napakababang pagkawala ng paghahatid, maaasahang lakas ng mekanikal at mahusay na katatagan. Gayunpaman, dahil sa mataas na enerhiya ng phonon (1150 cm-1), ang hibla ng quartz ay hindi maaaring magamit para sa paghahatid ng mid-infrared laser. Upang makamit ang mababang pagkawala ng paghahatid ng mid-infrared laser, kailangan nating muling piliin ang iba pang mga materyales na hibla ng matrix na may mas mababang enerhiya ng ponon, tulad ng sulfide glass matrix o fluoride glass matrix. Ang sulfide fiber ay may pinakamababang enerhiya ng phonon (mga 350 cm-1), ngunit mayroon itong problema na hindi maaaring madagdagan ang konsentrasyon ng doping, kaya hindi angkop para magamit bilang isang hibla ng pakinabang upang makabuo ng mid-infrared laser. Bagaman ang substrate ng fluoride glass ay may bahagyang mas mataas na enerhiya ng ponon (550 cm-1) kaysa sa substrate ng sulfide glass, maaari rin itong makamit ang paghahatid ng mababang pagkawala para sa mga mid-infrared laser na may mga haba ng haba na mas mababa sa 4 μm. Mas mahalaga, ang fluoride glass substrate ay maaaring makamit ang isang mataas na bihirang konsentrasyon ng doping ng lupa, na maaaring magbigay ng pakinabang na kinakailangan para sa henerasyon ng mid-infrared laser, halimbawa, ang pinaka-mature na fluoride zblan fiber para sa ER3+ ay nakamit ang isang doping na konsentrasyon ng hanggang sa 10 mol. Samakatuwid, ang fluoride glass matrix ay ang pinaka-angkop na hibla ng matrix na materyal para sa mga mid-infrared fiber laser.

Kamakailan lamang, ang koponan ng Propesor Ruan Shuangchen at Propesor Guo Chunyu sa Shenzhen University ay nakabuo ng isang high-power femtosecondPulse fiber laserBinubuo ng 2.8μM mode-lock ER: ZBLAN Fiber Oscillator, Single-Mode ER: ZBLAN Fiber preamplifier at Malaking-Mode Field ER: ZBLAN Fiber Main Amplifier.
Batay sa teorya ng pag-compress sa sarili at pagpapalakas ng mid-infrared na ultra-short pulse na kinokontrol ng estado ng polariseysyon at numero ng simulation na gawa ng aming pangkat ng pananaliksik, na sinamahan ng nonlinear suppression at mode control na pamamaraan ng malaking-mode na optical fiber, aktibong paglamig na teknolohiya at pagpapalakas ng istraktura ng double-end na bomba, ang system ay nakakakuha ng 2.8μm ultra-short pulse output na may isang average na kapangyarihan ng 8.12W at isang pulso na nagpapabaya ng 148 fs. Ang internasyonal na talaan ng pinakamataas na average na kapangyarihan na nakamit ng pangkat ng pananaliksik na ito ay karagdagang na -refresh.

Figure 1 istraktura diagram ng ER: ZBLAN Fiber Laser Batay sa MOPA Structure
Ang istraktura ngFemtosecond laserAng system ay ipinapakita sa Figure 1. Ang single-mode na double-clad ER: ZBLAN fiber na 3.1 m ang haba ay ginamit bilang gain fiber sa preamplifier na may isang doping na konsentrasyon ng 7 mol.% at isang pangunahing diameter ng 15 μM (Na = 0.12). Sa pangunahing amplifier, ang isang dobleng clad malaking mode na patlang ER: ZBLAN fiber na may haba na 4 m ay ginamit bilang gain fiber na may isang doping na konsentrasyon ng 6 mol.% At isang pangunahing diameter na 30 μM (Na = 0.12). Ang mas malaking diameter ng core ay ginagawang ang Gain Fiber ay may mas mababang nonlinear coefficient at maaaring makatiis ng mas mataas na lakas ng rurok at output ng pulso ng mas malaking enerhiya ng pulso. Ang parehong mga dulo ng gain fiber ay pinagsama sa cap ng terminal ng ALF3.