Láser de folla con modo bloqueado, láser ultrarrápido de alta enerxía

Femtosegundo 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 atosegundo e o pente de frecuencia óptica.Láseres con bloqueo de modbaseados nos 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 folla fina usa unha estrutura de bomba multipaso para reflectir aluz da bombaá folla gaña medio cun espesor de 100 micras para a absorción da bomba de alta eficiencia.O medio de ganancia extremadamente fino combinado coa tecnoloxía de retrorefrixeración reduce en gran medida a influencia do efecto térmico da lente e do efecto non lineal, e pode conseguir unha saída de pulso de femtosegundo de maior potencia.
Os osciladores de obleas combinados coa tecnoloxía de bloqueo do modo de lente Kerr son o principal medio para obter unha saída de láser de alta potencia media cun ancho de pulso da orde de femtosegundo.

FIG.1 (a) 72 diagrama de estrutura óptica e (b) diagrama físico do módulo da bomba

Un equipo de investigadores da Academia Chinesa de Ciencias deseñou e construíu un láser de folla de bloqueo de modo de lente Kerr baseado no módulo de bomba de 72 vías desenvolvido por si mesmo, e desenvolveu un láser de folla de bloqueo de modo de lente Kerr coa potencia media máis alta e único. enerxía de pulso en China.
Baseándose no principio de bloqueo do modo da lente Kerr e no cálculo iterativo da matriz ABCD, o equipo de investigación analizou por primeira vez a teoría do bloqueo do modo do láser de bloqueo do modo da lente Kerr de placa fina, simulou os cambios de modo no resonador durante a operación de bloqueo do modo. e operación continua, e confirmou que o raio do modo cavidade no diafragma duro reducirase en máis dun 7% despois do bloqueo do modo.

Posteriormente, guiado polo principio de deseño, o equipo de investigación deseñou e construíu un resonador bloqueado en modo de lente Kerr (FIG. 2) baseado no módulo de bomba de 72 vías (FIG.1) desenvolvido de forma independente polo equipo e obtivo un láser pulsado. saída cunha potencia media de 11,78 W, un ancho de pulso de 245 fs e unha enerxía de pulso único de 0,14 μJ a 72 W de tempo de bombeo.O ancho 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 obleas Yb:YAG bloqueado no modo de lente Kerr usado 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 espesor 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 do pulso único foi de 0,28 μJ.

Para aumentar aínda máis a potencia de saída, o equipo de investigación aumentará aínda máis o raio de curvatura do par de espellos cóncavos enfocados, mentres coloca o resonador nun ambiente pechado de baixo baleiro para reducir a influencia da perturbación do aire e da dispersión do aire.