Avance! O láser de fibra de femtosegundos de infravermello medio de 3 μm de maior potencia do mundo

Avance! O infravermello medio de 3 μm de maior potencia do mundoláser de fibra de femtosegundos

Láser de fibraPara conseguir unha saída de láser no infravermello medio, o primeiro paso é seleccionar o material de matriz de fibra axeitado. Nos láseres de fibra no infravermello próximo, a matriz de vidro de cuarzo é o material de matriz de fibra máis común, cunha perda de transmisión moi baixa, unha resistencia mecánica fiable e unha 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 no infravermello medio. Para conseguir unha transmisión de baixa perda de láser no infravermello medio, necesitamos volver seleccionar outros materiais de matriz de fibra con menor enerxía fonónica, como a matriz de vidro de sulfuro ou a matriz de vidro de fluoruro. A fibra de sulfuro ten a enerxía fonónica máis baixa (uns 350 cm-1), pero ten o problema de que a concentración de dopaxe non se pode aumentar, polo que non é axeitada para o seu uso como fibra de ganancia para xerar láser no 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 no infravermello medio con lonxitudes de onda inferiores a 4 μm. Máis importante aínda, o substrato de vidro fluorado pode acadar unha alta concentración de dopaxe de ións de terras raras, o que pode proporcionar a ganancia necesaria para a xeración de láseres de infravermellos medios; por exemplo, a fibra ZBLAN de fluorado máis madura para Er3+ foi capaz de acadar unha concentración de dopaxe de ata 10 mol. Polo tanto, a matriz de vidro fluorado é o material de matriz de fibra máis axeitado para láseres de fibra de infravermellos medios.

Recentemente, o equipo do profesor Ruan Shuangchen e o profesor Guo Chunyu da Universidade de Shenzhen desenvolveu un medidor de femtosegundos de alta potencialáser de fibra de pulsocomposto por un oscilador de fibra Er:ZBLAN de 2,8 μm con bloqueo de modo, un preamplificador de fibra Er:ZBLAN monomodo e un amplificador principal de fibra Er:ZBLAN de campo de gran modo.
Baseándose na teoría de autocompresión e amplificación de pulsos ultracurtos de infravermello medio controlados polo estado de polarización e o traballo de simulación numérica do noso grupo de investigación, combinado con métodos de supresión non lineal e control de modo de fibra óptica de gran modo, tecnoloxía de refrixeración activa e estrutura de amplificación de bomba de dobre extremo, o sistema obtén unha saída de pulsos ultracurtos de 2,8 μm cunha potencia media de 8,12 W e un ancho de pulso de 148 fs. O récord internacional da potencia media máis alta acadada por este grupo de investigación foi actualizado aínda máis.

Figura 1 Diagrama estrutural do láser de fibra Er:ZBLAN baseado na estrutura MOPA
A estrutura doláser de femtosegundosO sistema móstrase na Figura 1. A fibra Er:ZBLAN monomodo de dobre revestimento de 3,1 m de lonxitude utilizouse como fibra de ganancia no preamplificador cunha concentración de dopaxe do 7 % molar e un diámetro de núcleo de 15 μm (NA = 0,12). No amplificador principal, utilizouse unha fibra Er:ZBLAN de campo de modo grande de dobre revestimento cunha lonxitude de 4 m como fibra de ganancia cunha concentración de dopaxe do 6 % molar e un diámetro de núcleo de 30 μm (NA = 0,12). O maior diámetro do núcleo fai que a fibra de ganancia teña un coeficiente non lineal máis baixo e poida soportar unha maior potencia de pico e unha saída de pulso de maior enerxía de pulso. Ambos os extremos da fibra de ganancia están fusionados á tapa do terminal AlF3.