Svolta! Il laser a fibra femtosecondi a medio infrarosso più elevato del mondo

Svolta! La più alta potenza del mondo 3 μm a metà infrarossiLaser in fibra di femtosecondi

Laser in fibraPer ottenere l'uscita laser a medio infrarosso, il primo passo è selezionare il materiale a matrice in fibra appropriata. Nei laser in fibra a infrarossi, la matrice di vetro al quarzo è il materiale a matrice in fibra più comune con perdita di trasmissione molto bassa, resistenza meccanica affidabile e eccellente stabilità. Tuttavia, a causa dell'elevata energia del fonone (1150 cm-1), la fibra di quarzo non può essere utilizzata per la trasmissione laser a medio infrarosso. Per ottenere la trasmissione a bassa perdita del laser a medio infrarosso, dobbiamo selezionare altri materiali a matrice di fibre con energia fonone inferiore, come matrice di vetro solfuro o matrice di vetro a fluoro. La fibra di solfuro ha la più bassa energia fonone (circa 350 cm-1), ma ha il problema che la concentrazione di doping non può essere aumentata, quindi non è adatta all'uso come fibra di guadagno per generare laser a medio infrarosso. Sebbene il substrato di vetro a fluoro abbia un'energia fonone leggermente più alta (550 cm-1) rispetto al substrato di vetro solfuro, può anche ottenere una trasmissione a bassa perdita per laser a medio infrarossi con lunghezze d'onda inferiori a 4 μm. Ancora più importante, il substrato di vetro a fluoro può ottenere un'elevata concentrazione di doping di ioni di terre rare, che può fornire il guadagno richiesto per la generazione laser a medio infrarosso, ad esempio, la fibra zblan fluoruro più matura per ER3+ è stata in grado di ottenere una concentrazione di doping fino a 10 moli. Pertanto, la matrice di vetro a fluoro è il materiale a matrice in fibra più adatto per laser a fibra a medio infrarosso.

Di recente, il team del professor Ruan Shuangchen e il professor Guo Chunyu alla Shenzhen University hanno sviluppato un femtosecondo di alta potenzalaser a fibra di impulsiComposto da ER bloccato in modalità 2,8 μm: oscillatore in fibra Zblan, ER in modalità singola: preamplificatore in fibra Zblan e campo di campo grande: amplificatore principale in fibra Zblan.
Sulla base della teoria dell'autocressione e dell'amplificazione dell'impulso ultra-short a medio infrarosso controllato dallo stato di polarizzazione e dal lavoro di simulazione numerica del nostro gruppo di ricerca, combinato con la soppressione non lineare e i metodi di controllo della modalità in modalità ottica di grandezza e una struttura di amplificazione a doppia e-resa fs. Il record internazionale del più alto potere medio raggiunto da questo gruppo di ricerca è stato ulteriormente aggiornato.

Figura 1 Diagramma della struttura di ER: laser in fibra Zblan basato sulla struttura MOPA
La struttura delLaser femtosecondoIl sistema è mostrato nella Figura 1. La fibra di zblan a doppia rivestimento a doppia modalità: la fibra di 3,1 m di lunghezza è stata utilizzata come fibra di guadagno nel preamplificatore con una concentrazione di doping di 7 moli.% e un diametro centrale di 15 μm (Na = 0,12). Nell'amplificatore principale, è stato usato un campo in modalità grande a doppia vestibilità: fibra Zblan con una lunghezza di 4 m come fibra di guadagno con una concentrazione di doping di 6 moli.% E un diametro centrale di 30 μm (Na = 0,12). Il diametro del nucleo più grande rende la fibra di guadagno ha un coefficiente non lineare inferiore e può resistere a una potenza di picco più elevata e un'uscita a impulsi di energia a impulsi più grande. Entrambe le estremità della fibra di guadagno sono fuse al tappo terminale ALF3.