اختراق! أعلى قوة في العالم 3 ميكرون في منتصف الأشعة تحت الحمراءFemtoSecond الألياف الليزر
ليزر الأليافلتحقيق إخراج الليزر في منتصف الأشعة تحت الحمراء ، فإن الخطوة الأولى هي تحديد مادة مصفوفة الألياف المناسبة. في أشعة الليزر الألياف القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، تعد مصفوفة كوارتز الزجاجية أكثر المواد شيوعًا في مصفوفة الألياف مع فقدان انتقال منخفض للغاية وقوة ميكانيكية موثوقة واستقرار ممتاز. ومع ذلك ، نظرًا لارتفاع طاقة فونون (1150 سم -1) ، لا يمكن استخدام ألياف الكوارتز في انتقال ليزر متوسطة الأشعة تحت الحمراء. من أجل تحقيق انتقال منخفض من الليزر في منتصف الأشعة تحت الحمراء ، نحتاج إلى إعادة تحديد مواد مصفوفة الألياف الأخرى مع طاقة فونون منخفضة ، مثل مصفوفة زجاج الكبريتيد أو مصفوفة زجاج الفلورايد. تتمتع ألياف الكبريتيد بأقل طاقة فونون (حوالي 350 سم -1) ، ولكن لديها مشكلة أنه لا يمكن زيادة تركيز المنشطات ، لذلك ليس مناسبًا للاستخدام كألياف مكاسب لتوليد الليزر في منتصف الأشعة تحت الحمراء. على الرغم من أن الركيزة الزجاجية الفلورايد لديها طاقة فونون أعلى قليلاً (550 سم -1) من الركيزة الزجاجية للكبريتيد ، إلا أنها يمكن أن تحقق أيضًا انتقالًا منخفض الخسارة لأشعة الليزر المتوسطة الأشعة تحت الحمراء بأطوال موجية أقل من 4 ميكرون. والأهم من ذلك ، أن الركيزة الزجاجية الفلورايد يمكن أن تحقق تركيزًا نادرًا للأيونات الأرضية ، والتي يمكن أن توفر المكاسب المطلوبة لتوليد الليزر المتوسط الأشعة تحت الحمراء ، على سبيل المثال ، تمكنت الألياف الزبلان الأكثر نضجًا لـ ER3+ من تحقيق تركيز المنشطات يصل إلى 10 مول. لذلك ، فإن مصفوفة زجاج الفلورايد هي مادة مصفوفة الألياف الأنسب لليزر الألياف المتوسطة الأشعة تحت الحمراء.
في الآونة الأخيرة ، طور فريق البروفيسور روان شوانغشن والأستاذ قو تشونيو في جامعة شنتشن فمتوث ثانية عالية الطاقةليزر الألياف النبضيتكون من 2.8 ميكرون من وضع ER: مذبذب الألياف ZBLAN ، ER الوضع واحد: ZBLAN الألياف مضخم preamplifier وحقل وضع كبير وضعية ER: ZBLAN الألياف amplifier.
استنادًا إلى نظرية الضغط الذاتي وتضخيمها لنبض متوسطة الحجم متطورة تسيطر عليها حالة الاستقطاب وأعمال المحاكاة العددية لمجموعة الأبحاث الخاصة بنا ، بالإضافة إلى قمع غير خطي وطرق التحكم في الوضع من ألياف الألياف البصرية الكبيرة ، وتكنولوجيا التبريد النشط والبنية المتوسطة المتمثلة في 158 من النبضات 148. تم تحديث السجل الدولي لأعلى متوسط قوة حققتها هذه المجموعة البحثي.
الشكل 1 مخطط هيكل ER: ليزر الألياف Zblan على أساس بنية MOPA
هيكلFEMTOSECOND ليزريظهر النظام في الشكل 1. تم استخدام ER مزدوج الوضع المزدوج: تم استخدام ألياف Zblan بطول 3.1 متر كألياف كسب في مضخم السليم مع تركيز المنشطات من 7 مول. ٪ وقطر أساسي من 15 ميكرومتر (Na = 0.12). في مكبر الصوت الرئيسي ، تم استخدام حقل وضع كبير مزدوج المغطاة ER: ألياف Zblan بطول 4 أمتار كألياف كسب مع تركيز المنشطات 6 مول. ٪ وقطر أساسي من 30 ميكرون (NA = 0.12). يجعل القطر الأساسي الأكبر أن ألياف الكسب لديها معامل غير خطير أقل ويمكن أن يقاوم أعلى طاقة الذروة وإخراج النبض من طاقة النبض الأكبر. يتم دمج كلا طرفي الألياف الكسب إلى غطاء محطة ALF3.
وقت النشر: فبراير -19-2024