Breakthrough! El làser femtosegon

Breakthrough! La potència més alta del món de 3 μm a mitja infrarojalàser de fibra femtosegona

Làser de fibraPer aconseguir la sortida làser Infraroed Mitjana, el primer pas és seleccionar el material de matriu de fibra adequat. En els làsers de fibra gairebé infraroja, la matriu de vidre de quars és el material de matriu de fibra més comú amb pèrdua de transmissió molt baixa, força mecànica fiable i excel·lent estabilitat. No obstant això, a causa de l'elevada energia del fonó (1150 cm-1), la fibra de quars no es pot utilitzar per a la transmissió làser d'infraroig mitjà. Per aconseguir una transmissió de baixa pèrdua del làser d’infraroig mitjà, hem de tornar a seleccionar altres materials de matriu de fibra amb menor energia fononal, com la matriu de vidre sulfur o la matriu de vidre de fluor. La fibra de sulfur té l’energia del fonó més baixa (uns 350 cm-1), però té el problema que la concentració de dopatge no es pot augmentar, per la qual cosa no és adequat per utilitzar com a fibra de guany per generar làser d’infraroig mitjà. Tot i que el substrat de vidre de fluor té una energia fonó lleugerament més elevada (550 cm-1) que el substrat de vidre sulfur, també pot aconseguir una transmissió de baixes pèrdues per a làsers infrarojos mitjans amb longituds d'ona inferiors a 4 μm. Més important encara, el substrat de vidre de fluor pot aconseguir una concentració de dopatge d’ions de terres rares elevada, 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 fluor és el material de matriu de fibra més adequat per a làsers de fibra infrarojats a mitjans.

Recentment, l’equip del professor Ruan Shuangchen i el professor Guo Chunyu a la Universitat de Shenzhen van desenvolupar una femtosegon de gran potèncialàser de fibra de polsComposat per ER bloquejats en mode de 2,8 μm: oscil·lador de fibra Zblan, preamplificador de fibra de mode únic: preamplificador de fibra de Zblan i amplificador principal de fibra de fibra Zblan.
Basada en la teoria de l’autoconació i l’amplificació del pols ultra-curt-curt-curt controlat per l’estat de polarització i el treball de simulació numèrica del nostre grup de recerca, combinat amb mètodes de supressió i control de mode no lineals de fibra òptica de gran mode, tecnologia de refrigeració activa i estructura d’amplificació de la bomba de doble final, el sistema obté 2,8 μm de sortida ultra-calç fs. El registre internacional de la potència mitjana més alta aconseguida per aquest grup de recerca es va refrescar encara més.

Figura 1 Diagrama d’estructura de Er: làser de fibra Zblan basat en l’estructura de MOPA
L'estructura dellàser femtosegonEl sistema es mostra a la figura 1. La fibra ER: Zblan de doble mode de mode de longitud de 3,1 m de longitud es va utilitzar com a fibra de guany al preamplificador amb una concentració de dopatge del 7% de 7% i un diàmetre del nucli de 15 μM (NA = 0,12). En l'amplificador principal, es va utilitzar un camp de doble revestiment de moda: fibra Zblan 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 inferior i pot suportar una potència màxima i una potència de pols més gran d’energia de pols més gran. Els dos extrems de la fibra de guany es fusionen a la tapa terminal ALF3.