Pagsulong! Ang pinakamataas na lakas sa mundo na 3 μm mid-infrared femtosecond fiber laser

Pagsisimula! Ang pinakamataas na lakas sa mundo na 3 μm mid-infraredfemtosecond fiber laser

Laser na hiblaUpang makamit ang mid-infrared laser output, ang unang hakbang ay ang pagpili ng naaangkop na materyal ng fiber matrix. Sa mga near-infrared fiber laser, ang quartz glass matrix ang pinakakaraniwang materyal ng fiber matrix na may napakababang transmission loss, maaasahang mekanikal na lakas, at mahusay na katatagan. Gayunpaman, dahil sa mataas na enerhiya ng phonon (1150 cm-1), ang quartz fiber ay hindi maaaring gamitin para sa mid-infrared laser transmission. Upang makamit ang mababang loss transmission ng mid-infrared laser, kailangan nating muling pumili ng iba pang mga materyales ng fiber matrix na may mas mababang enerhiya ng phonon, 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 ang konsentrasyon ng doping ay hindi maaaring tumaas, kaya hindi ito angkop gamitin bilang gain fiber upang makabuo ng mid-infrared laser. Bagama't ang fluoride glass substrate ay may bahagyang mas mataas na enerhiya ng phonon (550 cm-1) kaysa sa sulfide glass substrate, maaari rin itong makamit ang low-loss transmission para sa mga mid-infrared laser na may mga wavelength na mas mababa sa 4 μm. Higit sa lahat, ang fluoride glass substrate ay maaaring makamit ang mataas na konsentrasyon ng rare earth ion doping, na maaaring magbigay ng gain na kinakailangan para sa mid-infrared laser generation, halimbawa, ang pinaka-mature na fluoride ZBLAN fiber para sa Er3+ ay nakamit ang konsentrasyon ng doping na hanggang 10 mol. Samakatuwid, ang fluoride glass matrix ang pinakaangkop na materyal ng fiber matrix para sa mid-infrared fiber lasers.

Kamakailan lamang, ang pangkat nina Propesor Ruan Shuangchen at Propesor Guo Chunyu sa Shenzhen University ay nakabuo ng isang high-power femtosecondlaser ng hibla ng pulsoBinubuo ng 2.8μm mode-locked Er:ZBLAN fiber oscillator, single-mode Er:ZBLAN fiber preamplifier at large-mode field Er:ZBLAN fiber main amplifier.
Batay sa teorya ng self-compression at amplification ng mid-infrared ultra-short pulse na kinokontrol ng polarization state at numerical simulation work ng aming research group, na sinamahan ng nonlinear suppression at mode control methods ng large-mode optical fiber, active cooling technology, at amplification structure ng double-ended pump, ang sistema ay nakakakuha ng 2.8μm ultra-short pulse output na may average power na 8.12W at pulse width na 148 fs. Mas pinaganda pa ang internasyonal na rekord ng pinakamataas na average power na nakamit ng research group na ito.

Pigura 1 Diagram ng istruktura ng Er:ZBLAN fiber laser batay sa istrukturang MOPA
Ang istruktura nglaser na femtosecondAng sistema ay ipinapakita sa Figure 1. Ang single-mode double-clad Er:ZBLAN fiber na may haba na 3.1 m ay ginamit bilang gain fiber sa preamplifier na may doping concentration na 7 mol.% at core diameter na 15 μm (NA = 0.12). Sa main amplifier, isang double-clad large mode field Er:ZBLAN fiber na may haba na 4 m ang ginamit bilang gain fiber na may doping concentration na 6 mol.% at core diameter na 30 μm (NA = 0.12). Ang mas malaking core diameter ay ginagawa ang gain fiber na may mas mababang nonlinear coefficient at kayang tiisin ang mas mataas na peak power at pulse output ng mas malaking pulse energy. Ang magkabilang dulo ng gain fiber ay naka-fuse sa AlF3 terminal cap.