Femtosegundos de alta potencialáserten un gran valor de aplicación na investigación científica e en campos industriais como a xeración de terahercios, a xeración de pulsos de attosegundos e o peiteado de frecuencia óptico.Láseres bloqueados por modulaciónOs baseados en medios tradicionais de ganancia de bloque están limitados polo efecto de lente térmica a alta potencia e, actualmente, a potencia de saída máxima é duns 20 W.
O láser de lámina fina usa unha estrutura de bomba multipaso para reflectir oluz da bombaao medio de ganancia de lámina cun grosor de 100 micras para unha absorción da bomba de alta eficiencia. O medio de ganancia extremadamente fino combinado coa tecnoloxía de retroarrefriamento reduce en gran medida a influencia do efecto de lente térmica e o efecto non lineal, e pode lograr unha saída de pulso de femtosegundos de maior potencia.
Os osciladores de oblea combinados coa tecnoloxía de bloqueo de modo de lente Kerr son o principal medio para obter unha saída láser de alta potencia media cun ancho de pulso da orde de femtosegundos.
FIG. 1 (a) Diagrama da estrutura óptica 72 e (b) Diagrama físico do módulo de bomba
Un equipo de investigadores da Academia Chinesa das Ciencias deseñou e construíu un láser de lámina con bloqueo de modo de lente Kerr baseado no módulo de bomba de 72 vías de desenvolvemento propio, e desenvolveu un láser de lámina con bloqueo de modo de lente Kerr coa maior potencia media e enerxía de pulso único de China.
Baseándose no principio do bloqueo de modo da lente de Kerr e no cálculo iterativo da matriz ABCD, o equipo de investigación analizou primeiro a teoría do bloqueo de modo do láser de bloqueo de modo da lente de Kerr de placa delgada, simulou os cambios de modo no resonador durante a operación de bloqueo de modo e a operación continua, e confirmou que o raio do modo da cavidade no diafragma duro reducirase en máis dun 7 % despois do bloqueo de modo.
Posteriormente, guiado polo principio de deseño, o equipo de investigación deseñou e construíu un resonador con modo bloqueado de lente Kerr (FIG. 2) baseado no módulo de bombeo de 72 vías (FIG. 1) desenvolvido de forma independente polo equipo, e obtivo unha saída láser pulsada cunha potencia media de 11,78 W, unha anchura de pulso de 245 fs e unha enerxía de pulso único de 0,14 μJ a un tempo de bombeo de 72 W. A anchura do pulso de saída e a variación do modo intracavidade concordan ben cos resultados da simulación.
FIG. 2 Diagrama esquemático da cavidade resonante do láser de oblea Yb:YAG con bloqueo de modo de lente Kerr empregado no experimento
Para mellorar a potencia de saída do láser, o equipo de investigación aumentou o raio de curvatura do espello de enfoque e axustou o grosor do medio Kerr e a dispersión de segunda orde. Cando a potencia da bomba se axustou a 94 W, a potencia de saída media aumentou a 22,33 W, o ancho do pulso foi de 394 fs e a enerxía dun só pulso foi de 0,28 μJ.
Para aumentar aínda máis a potencia de saída, o equipo de investigación aumentará aínda máis o radio de curvatura do par de espellos cóncavos enfocados, ao tempo que colocará o resonador nun ambiente pechado de baixo baleiro para reducir a influencia da perturbación do aire e a dispersión do aire.
Data de publicación: 15 de agosto de 2023