פְּרִיצַת דֶרֶך! הכוח הגבוה ביותר בעולם 3 מיקרומטר אמצע אינפרא אדום-סיבים לייזר סיבים

פְּרִיצַת דֶרֶך! הכוח הגבוה ביותר בעולם 3 מיקרומטר אמצע אינפרא אדוםלייזר סיבים של Femtosecond

לייזר סיביםכדי להשיג פלט לייזר בינוני אינפרא אדום, השלב הראשון הוא לבחור את חומר מטריצת הסיבים המתאימה. בלייזרי סיבים כמעט אינפרא אדום, מטריצת זכוכית קוורץ היא חומר מטריצת הסיבים הנפוצה ביותר עם אובדן שידור נמוך מאוד, חוזק מכני אמין ויציבות מעולה. עם זאת, בגלל אנרגיית הפונון הגבוהה (1150 ס"מ -1), לא ניתן להשתמש בסיבי קוורץ להעברת לייזר אמצע אינפרא אדום. על מנת להשיג העברת אובדן נמוך של לייזר אמצע אינפרא אדום, עלינו לבחור מחדש חומרי מטריצת סיבים אחרים עם אנרגיית פונון נמוכה יותר, כמו מטריצת זכוכית גופרית או מטריצת זכוכית פלואוריד. לסיבי הגופרית יש את אנרגיית הפונון הנמוכה ביותר (כ -350 ס"מ -1), אך יש לה את הבעיה שלא ניתן להגדיל את ריכוז הסמים, ולכן הוא אינו מתאים לשימוש כסיב רווח לייצור לייזר בינוני. למרות שלמצע הזכוכית הפלואוריד יש אנרגיית פונון מעט גבוהה יותר (550 ס"מ -1) מאשר מצע הזכוכית הגופרית, הוא יכול גם להשיג העברת אובדן נמוך עבור לייזרים אמצע אינפרא אדום עם אורכי גל פחות מ -4 מיקרומטר. חשוב מכך, מצע הזכוכית הפלואוריד יכול להשיג ריכוז סמים יונים אדמה נדיר גבוה, שיכול לספק את הרווח הנדרש לייצור לייזר בינוני אינפרא אדום, למשל, סיבי הזבלן הפלואוריד הבוגר ביותר עבור ER3+ הצליח להשיג ריכוז סמים של עד 10 מול. לפיכך, מטריצת זכוכית פלואוריד היא חומר מטריצת הסיבים המתאימה ביותר עבור לייזרי סיבים אמצעיים.

לאחרונה, צוות פרופסור רואן שואנגצ'ן ופרופסור גואו צ'וניו באוניברסיטת שנזן פיתחו פמטו-שניה בעלת עוצמה גבוההלייזר סיבי דופקמורכב מ- 2.8 מיקרומטר נעול מצב: מתנד סיבי ZBLAN, ER יחיד: ZBLAN סיבים מקדים מגבר קדם-סיבים ושדה במצב גדול ER: מגבר עיקרי של סיבי ZBLAN.
בהתבסס על תיאוריית הדחיסה העצמית וההגברה של דופק אולטרה-קצוץ אמצע-אינפרא אדום שנשלט על ידי מצב קיטוב ועבודת סימולציה מספרית של קבוצת המחקר שלנו, בשילוב עם שיטות בדיקה לא לינאריות ושיטות בקרת מצב של סיבים אופטיים גדולים במצב, טכנולוגיית קירור פעילה ומבנה מגבר של מפלט ממוצע של פופע של 2.8 מיקרומטר. fs. הרשומה הבינלאומית של הכוח הממוצע הגבוה ביותר שהושגה על ידי קבוצת מחקר זו רעננה עוד יותר.

איור 1 תרשים מבנה של ER: לייזר סיבי ZBLAN מבוסס על מבנה MOPA
המבנה שללייזר femtosecondהמערכת מוצגת באיור 1. ה- ER לבושה כפולה עם מצב יחיד: סיבי ZBLAN באורך 3.1 מ 'שימש כסיבי הרווח במגבר הקדם עם ריכוז סמים של 7 מול.% וקוטר ליבה של 15 מיקרומטר (NA = 0.12). במגבר הראשי, שדה מצב גדול לבוש גדול ER: סיבי ZBLAN באורך של 4 מ 'שימש כסיבי הרווח עם ריכוז סמים של 6 mol.% וקוטר ליבה של 30 מיקרומטר (NA = 0.12). קוטר הליבה הגדול יותר הופך את הסיבים לרווחים בעלי מקדם לא לינארי נמוך יותר ויכול לעמוד בעוצמת שיא גבוהה יותר ותפוקת דופק של אנרגיית דופק גדולה יותר. שני קצוות סיבי הרווח מתמזגים לכובע המסוף ALF3.