Vysoce výkonná femtosekundalasermá velkou aplikační hodnotu ve vědeckém výzkumu a průmyslových oborech, jako je generace terahertzů, generace attosekundových pulzů a hřeben s optickou frekvencí.Mod-locked laseryzaložené na tradičních médiích s blokovým ziskem jsou omezeny efektem tepelné čočky při vysokém výkonu a v současné době je maximální výstupní výkon asi 20 W.
Tenký plátový laser používá k odrážení víceprůchodové čerpadlové strukturysvětlo čerpadlana plech získá médium o tloušťce 100 mikronů pro vysoce účinnou absorpci čerpadlem.Extrémně tenké médium zesílení v kombinaci s technologií zpětného chlazení výrazně snižuje vliv tepelného efektu čočky a nelineárního efektu a může dosáhnout vyššího výkonu femtosekundového pulzního výstupu.
Oscilátory Wafer v kombinaci s technologií zamykání režimu čočky Kerr jsou hlavním prostředkem k dosažení vysokého průměrného výkonu laseru s šířkou pulsu v řádu femtosekund.
OBR.1 (a) 72 schéma optické struktury a (b) fyzické schéma modulu čerpadla
Tým výzkumníků z Čínské akademie věd navrhl a sestrojil listový laser s uzamčeným režimem čoček Kerr založený na samostatně vyvinutém 72cestném modulu pumpy a vyvinul listový laser s uzamčeným režimem čoček Kerr s nejvyšším průměrným výkonem a jedním pulzní energie v Číně.
Na základě principu zamykání režimu Kerrovy čočky a iterativního výpočtu matice ABCD výzkumný tým nejprve analyzoval teorii zamykání režimu u laseru s blokováním režimu Kerrových čoček na tenké desce a simuloval změny režimu v rezonátoru během operace zamykání režimu a nepřetržitý provoz a potvrdil, že poloměr režimu dutiny na tvrdé membráně se po uzamčení režimu zmenší o více než 7 %.
Následně, vedený principem návrhu, výzkumný tým navrhl a postavil rezonátor s uzamčeným režimem čočky Kerr (OBR. 2) založený na modulu 72cestné pumpy (OBR. 1) nezávisle vyvinutém týmem a získal pulzní laser výstup s průměrným výkonem 11,78W, šířkou pulzu 245 fs a energií jednoho pulzu 0,14μJ při 72W době čerpání.Šířka výstupního impulsu a variace intrakavitálního režimu jsou v dobré shodě s výsledky simulace.
OBR.2 Schematické schéma rezonanční dutiny waferového laseru Yb:YAG s uzamčeným režimem Kerrovy čočky použitého v experimentu
Aby se zlepšil výstupní výkon laseru, výzkumný tým zvýšil poloměr zakřivení zaostřovacího zrcadla a doladil Kerrovu střední tloušťku a disperzi druhého řádu.Když byl výkon čerpadla nastaven na 94 W, průměrný výstupní výkon byl zvýšen na 22,33 W a šířka pulzu byla 394 fs a energie jednoho pulzu byla 0,28 μJ.
Pro další zvýšení výstupního výkonu výzkumný tým dále zvýší poloměr zakřivení páru zaostřených konkávních zrcadel a zároveň umístí rezonátor do uzavřeného prostředí s nízkým vakuem, aby se snížil vliv rušení vzduchu a rozptylu vzduchu.
Čas odeslání: 15. srpna 2023