Avance! O láser de fibra femtosegundo de 3 μm de maior potencia do mundo

Avance! A potencia máis alta do mundo de 3 μm de infravermello medioLáser de fibra de femtosegundo

Láser de fibraPara conseguir unha saída láser de infravermello medio, o primeiro paso é seleccionar o material de matriz de fibra adecuado. Nos láseres de fibra de infravermello próximo, a matriz de vidro de cuarzo é o material de matriz de fibra máis común con perda de transmisión moi baixa, resistencia mecánica fiable e excelente estabilidade. Non obstante, debido á alta enerxía fonónica (1150 cm-1), a fibra de cuarzo non se pode usar para a transmisión de láser de infravermello medio. Para conseguir unha baixa transmisión de perdas de láser de infravermello medio, necesitamos re-seleccionar outros materiais de matriz de fibra con menor enerxía fonónica, como matriz de vidro de sulfuro ou matriz de vidro de fluoruro. A fibra de sulfuro ten a enerxía fonónica máis baixa (aproximadamente 350 cm-1), pero ten o problema de que a concentración de dopaxe non se pode aumentar, polo que non é adecuado para o seu uso como fibra de ganancia para xerar láser de infravermello medio. Aínda que o substrato de vidro de fluoruro ten unha enerxía fonónica lixeiramente maior (550 cm-1) que o substrato de vidro de sulfuro, tamén pode conseguir unha transmisión de baixa perda para láseres de infravermello medio con lonxitudes de onda inferiores a 4 μm. É máis importante, o substrato de vidro de fluoruro pode conseguir unha alta concentración de dopaxe de ións de terras raras, que pode proporcionar a ganancia necesaria para a xeración láser de infravermello medio, por exemplo, a fibra Zblan de flúor máis madura para ER3+ foi capaz de conseguir unha concentración de dopaxe de ata 10 mol. Polo tanto, a matriz de vidro de fluoruro é o material de matriz de fibra máis adecuado para láseres de fibra de infravermello medio.

Recentemente, o equipo do profesor Ruan Shuangchen e o profesor Guo Chunyu na Universidade de Shenzhen desenvolveron unha femtosegunda de alta potenciaLáser de fibra de pulsoComposto por 2,8μm de modo bloqueado en modo ER: oscilador de fibra Zblan, preamplificador de fibra Zblan ER: preamplificador de fibra ZBLAN e campo de gran modo ER: Amplificador principal de fibra Zblan.
A partir da teoría da auto-compresión e da amplificación do pulso ultra-curto de infravermello medio controlado polo estado de polarización e o traballo de simulación numérica do noso grupo de investigación, combinado con supresión non lineal e métodos de control de modo de fibra óptica de gran tamaño, tecnoloxía de refrixeración activa e estrutura de amplificación de dobre bomba, o sistema obtén 2,8 μm de potencia de potencia de 148. O rexistro internacional da maior potencia media acadada por este grupo de investigación foi refrescado aínda máis.

Figura 1 Diagrama de estrutura de ER: láser de fibra Zblan baseado na estrutura MOPA
A estrutura doláser femtosegundoO sistema móstrase na figura 1. A fibra de Zblan de dobre modo de modo único de 3,1 m de lonxitude usouse como fibra de ganancia no preamplificador cunha concentración de dopaxe de 7 mol.% e un diámetro de núcleo de 15 μM (NA = 0,12). No amplificador principal, usouse un campo de modalidade de dobre revestimento ER: a fibra Zblan cunha lonxitude de 4 m como fibra de ganancia cunha concentración de dopaxe de 6 mol.% E un diámetro de núcleo de 30 μM (NA = 0,12). O diámetro do núcleo maior fai que a fibra de ganancia teña un coeficiente non lineal máis baixo e pode soportar unha maior potencia máxima e saída de pulso de maior enerxía de pulso. Os dous extremos da fibra de ganancia fusionanse na tapa do terminal Alf3.