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

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

Láser de fibrapara conseguir a saída de láser de infravermellos medios, o primeiro paso é seleccionar o material de matriz de fibras axeitado. Nos láseres de fibra de infravermellos próximos, a matriz de vidro de cuarzo é o material de matriz de fibra máis común con perdas de transmisión moi baixas, resistencia mecánica fiable e excelente estabilidade. Non obstante, debido á alta enerxía do fonón (1150 cm-1), a fibra de cuarzo non se pode usar para a transmisión láser de infravermellos medios. Para conseguir unha transmisión de baixa perda do láser de infravermellos medios, necesitamos volver seleccionar outros materiais de matriz de fibra con menor enerxía de fonóns, como a matriz de vidro de sulfuro ou a matriz de vidro de flúor. A fibra de sulfuro ten a enerxía fonónica máis baixa (uns 350 cm-1), pero ten o problema de que non se pode aumentar a concentración de dopaxe, polo que non é adecuada para o seu uso como fibra de ganancia para xerar láser de infravermellos medios. Aínda que o substrato de vidro de fluoruro ten unha enerxía de fonóns lixeiramente superior (550 cm-1) que o substrato de vidro de sulfuro, tamén pode conseguir unha transmisión de baixas perdas para láseres de infravermello medio con lonxitudes de onda inferiores a 4 μm. Máis importante aínda, o substrato de vidro de flúor pode acadar unha alta concentración de dopaxe de ións de terras raras, que pode proporcionar a ganancia necesaria para a xeración de láser de infravermello medio, por exemplo, a fibra ZBLAN de flúor máis madura para Er3+ foi capaz de acadar unha concentración de dopaxe de ata 10 mol. Polo tanto, a matriz de vidro de flúor é o material de matriz de fibra máis axeitado para os láseres de fibra de infravermellos medios.

Recentemente, o equipo do profesor Ruan Shuangchen e o profesor Guo Chunyu da Universidade de Shenzhen desenvolveu un femtosegundo de alta potencialáser de fibra de pulsocomposto por un oscilador de fibra Er:ZBLAN bloqueado en modo de 2,8 μm, un preamplificador de fibra Er:ZBLAN monomodo e un amplificador principal de fibra Er:ZBLAN de campo grande.
Baseado na teoría de autocompresión e amplificación do pulso ultracurto do infravermello medio controlado 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 modo grande, tecnoloxía de arrefriamento activo e amplificación. estrutura de bomba de dobre extremo, o sistema obtén unha saída de pulso ultra-curto de 2,8 μm cunha potencia media de 8,12 W e un ancho de pulso de 148 fs. Reforzouse aínda máis o récord internacional de potencia media máis alta acadado por este grupo de investigación.

Figura 1 Diagrama de estrutura do láser de fibra Er:ZBLAN baseado na estrutura MOPA
A estrutura doláser de femtosegundoO 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 de 7 % mol. e un diámetro de núcleo de 15 μm (NA = 0,12). No amplificador principal, utilizouse como fibra de ganancia unha fibra Er:ZBLAN de campo grande de dobre revestimento cunha lonxitude de 4 m 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 poida soportar unha potencia de pico máis alta e unha saída de pulso de maior enerxía de pulso. Os dous extremos da fibra de ganancia están fusionados coa tapa do terminal AlF3.