femtosecondi ad alta potenzalaserHa un grande valore applicativo nella ricerca scientifica e in campi industriali come la generazione di terahertz, la generazione di impulsi di attosecondi e i pettini di frequenza ottica.Laser bloccati dalla modI dispositivi basati su supporti a guadagno di blocco tradizionali sono limitati dall'effetto di lente termica ad alta potenza e attualmente la potenza di uscita massima è di circa 20 W.
Il laser a foglio sottile utilizza una struttura di pompaggio multi-passaggio per riflettere illuce della pompaal mezzo di guadagno laminare con uno spessore di 100 micron per un assorbimento di pompaggio ad alta efficienza. Il mezzo di guadagno estremamente sottile, combinato con la tecnologia di raffreddamento posteriore, riduce notevolmente l'influenza dell'effetto lente termica e dell'effetto non lineare, e può raggiungere una potenza di uscita degli impulsi di femtosecondi più elevata.
Gli oscillatori a wafer combinati con la tecnologia di blocco di modo a lente di Kerr sono il mezzo principale per ottenere un'elevata potenza media di uscita laser con larghezza di impulso dell'ordine dei femtosecondi.
FIG. 1 (a) Diagramma della struttura ottica 72 e (b) diagramma fisico del modulo della pompa
Un team di ricercatori dell'Accademia cinese delle scienze ha progettato e costruito un laser a foglio a blocco di modo con lente di Kerr basato su un modulo di pompaggio a 72 vie sviluppato internamente, realizzando un laser a foglio a blocco di modo con lente di Kerr con la più alta potenza media e la più alta energia per singolo impulso mai registrata in Cina.
Basandosi sul principio del blocco di modo della lente di Kerr e sul calcolo iterativo della matrice ABCD, il team di ricerca ha analizzato per primo la teoria del blocco di modo del laser a blocco di modo con lente di Kerr a piastra sottile, ha simulato le variazioni di modo nel risonatore durante il funzionamento a blocco di modo e il funzionamento continuo, e ha confermato che il raggio del modo della cavità sul diaframma rigido si ridurrà di oltre il 7% dopo il blocco di modo.
Successivamente, guidato dal principio di progettazione, il team di ricerca ha progettato e costruito un risonatore a blocco di modo con lente di Kerr (FIG. 2) basato sul modulo di pompaggio a 72 vie (FIG. 1) sviluppato autonomamente dal team, ottenendo un'uscita laser pulsata con una potenza media di 11,78 W, una larghezza di impulso di 245 fs e un'energia per singolo impulso di 0,14 μJ a un tempo di pompaggio di 72 W. La larghezza dell'impulso di uscita e la variazione del modo intracavità sono in buon accordo con i risultati della simulazione.
FIG. 2 Diagramma schematico della cavità risonante del laser a wafer Yb:YAG a blocco di modo con lente Kerr utilizzato nell'esperimento
Per migliorare la potenza di uscita del laser, il team di ricerca ha aumentato il raggio di curvatura dello specchio di focalizzazione e ha ottimizzato lo spessore del mezzo di Kerr e la dispersione di secondo ordine. Quando la potenza di pompaggio è stata impostata a 94 W, la potenza di uscita media è aumentata a 22,33 W, la larghezza dell'impulso era di 394 fs e l'energia del singolo impulso era di 0,28 μJ.
Per incrementare ulteriormente la potenza in uscita, il team di ricerca aumenterà ulteriormente il raggio di curvatura della coppia di specchi concavi focalizzati, posizionando al contempo il risonatore in un ambiente chiuso a basso vuoto per ridurre l'influenza delle turbolenze e della dispersione dell'aria.
Data di pubblicazione: 15 agosto 2023