Laser na naka-lock ang mode, laser na may mataas na enerhiya at napakabilis na lakas

Mataas na lakas na femtosecondlaseray may malaking halaga ng aplikasyon sa siyentipikong pananaliksik at mga larangang pang-industriya tulad ng terahertz generation, attosecond pulse generation at optical frequency comb.Mga laser na naka-lock sa modAng mga nakabatay sa tradisyonal na block-gain media ay nililimitahan ng thermal lensing effect sa mataas na lakas, at sa kasalukuyan ang pinakamataas na output power ay humigit-kumulang 20 W.

Gumagamit ang manipis na sheet laser ng istrukturang multi-pass pump upang maipakita angilaw ng bombasa sheet gain medium na may kapal na 100 microns para sa mataas na kahusayan ng pump absorption. Ang sobrang nipis na gain medium na sinamahan ng backcooling technology ay lubos na nakakabawas sa impluwensya ng thermal lens effect at nonlinear effect, at maaaring makamit ang mas mataas na power femtosecond pulse output.
Ang mga wafer oscillator na sinamahan ng teknolohiyang Kerr lens mode-locking ang pangunahing paraan upang makakuha ng mataas na average power laser output na may pulse width na nasa order ng femtosecond.

FIG. 1 (a) 72 diagram ng istrukturang optikal at (b) pisikal na diagram ng modyul ng bomba

Isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Chinese Academy of Sciences ang nagdisenyo at bumuo ng isang Kerr lens mode-locked sheet laser batay sa self-developed 72-way pump module, at bumuo ng isang Kerr lens mode-locked sheet laser na may pinakamataas na average power at single pulse energy sa Tsina.
Batay sa prinsipyo ng Kerr lens mode-locking at sa paulit-ulit na kalkulasyon ng ABCD matrix, unang sinuri ng pangkat ng pananaliksik ang teorya ng mode-locking ng thin plate Kerr lens mode-locking laser, ginaya ang mga pagbabago sa mode sa resonator habang isinasagawa ang mode-locking operation at patuloy na operasyon, at kinumpirma na ang cavity mode radius sa hard diaphragm ay mababawasan ng mahigit 7% pagkatapos ng mode-locking.

Kasunod nito, ginabayan ng prinsipyo ng disenyo, dinisenyo at binuo ng pangkat ng pananaliksik ang isang Kerr lens mode-locked resonator (FIG. 2) batay sa 72-way pump module (FIG.1) na independiyenteng binuo ng pangkat, at nakakuha ng pulsed laser output na may average na power na 11.78W, pulse width na 245 fs at single pulse energy na 0.14μJ sa 72 W pumping time. Ang lapad ng output pulse at ang variation ng intracavity mode ay mahusay na naaayon sa mga resulta ng simulation.

FIG. 2 Eskematikong diagram ng resonant cavity ng Kerr lens mode-locked Yb:YAG wafer laser na ginamit sa eksperimento

Upang mapabuti ang output power ng laser, pinataas ng pangkat ng pananaliksik ang curvature radius ng focusing mirror, at pinino ang kapal ng Kerr medium at second-order dispersion. Nang itakda ang pump power sa 94 W, ang average na output power ay tumaas sa 22.33 W, at ang pulse width ay 394 fs at ang single pulse energy ay 0.28 μJ.

Upang higit pang mapataas ang output power, higit pang papataasin ng pangkat ng pananaliksik ang curvature radius ng nakatutok na concave mirror pair, habang inilalagay ang resonator sa isang mababang vacuum closed na kapaligiran upang mabawasan ang impluwensya ng air disturbance at air dispersion.