Kamekaran! Laser serat femtosecond mid-infrared 3 μm kakuatan pangluhurna di dunya

Terobosan! Kakuatan pangluhurna di dunya 3 μm infrabeureum tengahlaser serat femtosecond

Laser seratPikeun ngahontal kaluaran laser infrabeureum tengah, léngkah munggaran nyaéta milih bahan matriks serat anu pas. Dina laser serat infrabeureum deukeut, matriks kaca kuarsa mangrupikeun bahan matriks serat anu paling umum kalayan karugian transmisi anu handap pisan, kakuatan mékanis anu tiasa dipercaya sareng stabilitas anu saé. Nanging, kusabab énergi fonon anu luhur (1150 cm-1), serat kuarsa henteu tiasa dianggo pikeun transmisi laser infrabeureum tengah. Pikeun ngahontal transmisi karugian laser infrabeureum tengah anu handap, urang kedah milih deui bahan matriks serat sanés kalayan énergi fonon anu langkung handap, sapertos matriks kaca sulfida atanapi matriks kaca fluorida. Serat sulfida ngagaduhan énergi fonon anu paling handap (sakitar 350 cm-1), tapi ngagaduhan masalah nyaéta konsentrasi doping henteu tiasa ningkat, janten henteu cocog pikeun dianggo salaku serat gain pikeun ngahasilkeun laser infrabeureum tengah. Sanaos substrat kaca fluorida ngagaduhan énergi fonon anu rada luhur (550 cm-1) tibatan substrat kaca sulfida, éta ogé tiasa ngahontal transmisi karugian rendah pikeun laser infrabeureum tengah kalayan panjang gelombang kirang ti 4 μm. Anu langkung penting, substrat kaca fluorida tiasa ngahontal konsentrasi doping ion bumi langka anu luhur, anu tiasa nyayogikeun gain anu diperyogikeun pikeun generasi laser infrabeureum tengah, contona, serat ZBLAN fluorida anu paling asak pikeun Er3+ parantos tiasa ngahontal konsentrasi doping dugi ka 10 mol. Ku alatan éta, matriks kaca fluorida mangrupikeun bahan matriks serat anu paling cocog pikeun laser serat infrabeureum tengah.

Anyar-anyar ieu, tim Profesor Ruan Shuangchen sareng Profesor Guo Chunyu di Universitas Shenzhen ngembangkeun femtodetik kakuatan tinggi.laser serat pulsadiwangun ku osilator serat Er:ZBLAN anu dikonci modeu 2,8μm, preamplifier serat Er:ZBLAN modeu tunggal, sareng amplifier utama serat Er:ZBLAN medan modeu ageung.
Dumasar kana téori komprési diri sareng amplifikasi pulsa ultra-pondok infrabeureum tengah anu dikontrol ku kaayaan polarisasi sareng karya simulasi numerik tina grup panalungtikan kami, digabungkeun sareng metode suprési nonlinier sareng kontrol mode serat optik mode ageung, téknologi pendinginan aktif sareng struktur amplifikasi pompa ujung ganda, sistem ieu kéngingkeun kaluaran pulsa ultra-pondok 2,8μm kalayan kakuatan rata-rata 8,12W sareng lébar pulsa 148 fs. Rékor internasional ngeunaan kakuatan rata-rata pangluhurna anu kahontal ku grup panalungtikan ieu langkung diropéa.

Gambar 1 Diagram struktur laser serat Er:ZBLAN dumasar kana struktur MOPA
Strukturnalaser femtosekonSistem ieu dipidangkeun dina Gambar 1. Serat Er:ZBLAN double-clad mode tunggal anu panjangna 3,1 m dianggo salaku serat gain dina preamplifier kalayan konsentrasi doping 7 mol.% sareng diaméter inti 15 μm (NA = 0,12). Dina amplifier utama, serat Er:ZBLAN widang mode ageung anu ditutupan ganda kalayan panjang 4 m dianggo salaku serat gain kalayan konsentrasi doping 6 mol.% sareng diaméter inti 30 μm (NA = 0,12). Diaméter inti anu langkung ageung ngajantenkeun serat gain gaduh koéfisién nonlinier anu langkung handap sareng tiasa nahan kakuatan puncak anu langkung luhur sareng kaluaran pulsa tina énergi pulsa anu langkung ageung. Kadua tungtung serat gain dihijikeun kana tutup terminal AlF3.