Avenç! El làser de fibra femtosegon d'infraroig mitjà de 3 μm més gran del món

Avenç! La potència més alta del món 3 μm d'infraroig mitjàlàser de fibra femtosegon

Làser de fibraPer aconseguir una sortida làser d'infrarojos mitjans, el primer pas és seleccionar el material de matriu de fibra adequat. En làsers de fibra d'infrarojos propers, la matriu de vidre de quars és el material de matriu de fibra més comú amb pèrdues de transmissió molt baixes, resistència mecànica fiable i estabilitat excel·lent. Tanmateix, a causa de l'alta energia del fonó (1150 cm-1), la fibra de quars no es pot utilitzar per a la transmissió làser d'infrarojos mitjans. Per aconseguir una transmissió de baixes pèrdues del làser d'infraroig mitjà, hem de tornar a seleccionar altres materials de matriu de fibra amb menor energia fonònica, com ara la matriu de vidre de sulfur o la matriu de vidre de fluor. La fibra de sulfur té l'energia fonònica més baixa (uns 350 cm-1), però té el problema que no es pot augmentar la concentració de dopatge, per la qual cosa no és adequada per utilitzar-la com a fibra de guany per generar làser d'infraroig mitjà. Tot i que el substrat de vidre de fluor té una energia fonònica lleugerament superior (550 cm-1) que el substrat de vidre de sulfur, també pot aconseguir una transmissió de baixes pèrdues per a làsers d'infraroig mitjà amb longituds d'ona inferiors a 4 μm. Més important encara, el substrat de vidre de fluor pot aconseguir una alta concentració de dopatge d'ions de terres rares, que pot proporcionar el guany necessari per a la generació de làser d'infraroig mitjà, per exemple, la fibra ZBLAN de fluorur més madura per a Er3 + ha estat capaç d'aconseguir una concentració de dopatge de fins a 10 mol. Per tant, la matriu de vidre de fluorur és el material de matriu de fibra més adequat per als làsers de fibra d'infrarojos mitjans.

Recentment, l'equip del professor Ruan Shuangchen i el professor Guo Chunyu de la Universitat de Shenzhen van desenvolupar un femtosegon d'alta potèncialàser de fibra de polscompost per un oscil·lador de fibra Er:ZBLAN bloquejat en mode de 2,8 μm, un preamplificador de fibra Er:ZBLAN monomode i un amplificador principal de fibra Er:ZBLAN de camp de gran manera.
Basat en la teoria d'autocompressió i amplificació del pols ultracurt d'infraroig mitjà controlat per l'estat de polarització i el treball de simulació numèrica del nostre grup de recerca, combinat amb mètodes de supressió no lineal i control de modes de fibra òptica de mode gran, tecnologia de refrigeració activa i amplificació. estructura de bomba de doble extrem, el sistema obté una sortida de pols ultra-curt de 2,8 μm amb una potència mitjana de 8,12 W i una amplada de pols de 148 fs. El rècord internacional de potència mitjana més alta assolit per aquest grup de recerca es va actualitzar encara més.

Figura 1 Diagrama d'estructura del làser de fibra Er:ZBLAN basat en l'estructura MOPA
L'estructura de lalàser de femtosegonsEl sistema es mostra a la figura 1. La fibra Er:ZBLAN de doble revestiment monomode de 3,1 m de longitud es va utilitzar com a fibra de guany al preamplificador amb una concentració de dopatge de 7% mol. i un diàmetre del nucli de 15 μm (NA = 0,12). A l'amplificador principal, es va utilitzar una fibra Er: ZBLAN de camp de mode gran de doble revestiment amb una longitud de 4 m com a fibra de guany amb una concentració de dopatge de 6 mol.% i un diàmetre del nucli de 30 μm (NA = 0, 12). El diàmetre del nucli més gran fa que la fibra de guany tingui un coeficient no lineal més baix i pugui suportar una potència màxima més alta i una sortida de pols més gran. Els dos extrems de la fibra de guany estan fusionats a la tapa del terminal AlF3.