Doorbraak! 'S Werelds hoogste kracht 3 μm midden-infraroodfemtoseconde vezellaser
VezellaserOm middeninfrarood laseruitgang te bereiken, is de eerste stap het selecteren van het juiste vezelmatrixmateriaal. Bij nabij-infrarood vezellasers is kwartsglasmatrix het meest voorkomende vezelmatrixmateriaal met zeer lage transmissieverlies, betrouwbare mechanische sterkte en uitstekende stabiliteit. Vanwege de hoge phonon-energie (1150 cm-1) kan kwartsvezel echter niet worden gebruikt voor lasertransmissie voor middeninfrarood. Om een lage verliesoverdracht van mid-infrarood laser te bereiken, moeten we andere vezelmatrixmaterialen opnieuw selecteren met lagere fononergie, zoals sulfideglasmatrix of fluorideglasmatrix. Sulfidevezel heeft de laagste fononenergie (ongeveer 350 cm-1), maar het heeft het probleem dat de dopingconcentratie niet kan worden verhoogd, dus het is niet geschikt voor gebruik als een versterkingsvezel om midden-infrarood laser te genereren. Hoewel het fluorideglassubstraat een iets hogere fononergie (550 cm-1) heeft dan het sulfideglassubstraat, kan het ook lage verliestransmissie bereiken voor middeninfrarood lasers met golflengten van minder dan 4 μm. Wat nog belangrijker is, is dat het fluorideglassubstraat een hoge zeldzame aardion-dopingconcentratie kan bereiken, die de versterking kan opleveren die nodig is voor het genereren van middeninfrarood laser, bijvoorbeeld de meest volwassen fluoride Zblan-vezel voor ER3+ heeft een dopingconcentratie van maximaal 10 mol kunnen bereiken. Daarom is fluorideglasmatrix het meest geschikte vezelmatrixmateriaal voor middeninfrarood vezellasers.
Onlangs ontwikkelde het team van professor Ruan Shuangchen en professor Guo Chunyu aan de Shenzhen University een krachtige femtosecondepulsvezellaserSamengesteld uit 2,8 μm modus vergrendelde ER: Zblan Fiber Oscillator, Single-Mode ER: Zblan Fiber Voorversterker en grote mode veld ER: Zblan Fiber Main-versterker.
Gebaseerd op de zelf-compressie- en versterkingstheorie van mid-infrarood ultra-short puls bestuurd door polarisatietoestand en numeriek simulatiewerk van onze onderzoeksgroep, gecombineerd met niet-lineaire onderdrukking en modusbesturingsmethoden van optische vezel met grote modellen, actieve koeltechnologie en een amplificatiestructuur van dubbele pomp, het systeem verkrijgt 2,8 μm ultra-short puls-puls met een gemiddelde vermogen van 8.12W en een pulsstructuur van 148 fs-fs. Het internationale record van de hoogste gemiddelde macht die deze onderzoeksgroep behaalde, werd verder vernieuwd.
Figuur 1 Structuurdiagram van ER: Zblan Fiber Laser op basis van MOPA -structuur
De structuur van defemtoseconde laserSysteem wordt getoond in figuur 1. De dubbele geklede single-mode: Zblan-vezel van 3,1 m lengte werd gebruikt als de versterkingsvezel in de voorversterker met een dopingconcentratie van 7 mol.% en een kerndiameter van 15 μM (NA = 0,12). In de hoofdversterker werd een dubbele beklede grote modusveld ER: Zblan -vezel met een lengte van 4 m gebruikt als de versterkingsvezel met een dopingconcentratie van 6 mol.% En een kerndiameter van 30 μM (NA = 0,12). De grotere kerndiameter zorgt ervoor dat de versterkingsvezel een lagere niet -lineaire coëfficiënt heeft en kan bestand zijn tegen een hoger piekvermogen en de pulsuitgang van grotere pulsenergie. Beide uiteinden van de versterkingsvezel zijn versmolten aan de Alf3 -terminale dop.
Posttijd: 19 februari-2024